水轮机为水力发电系统中的核心部件,在水力发电系统中发挥着不可替代的作用。我国水力资源丰富,河流众多,但河流中含沙量高,含沙水流会对水轮机的运行造成严重的破坏。因此非常有必要研究分析水轮机在沙水介质流动下的紊流流动特性,并在其基础上预估水轮机内部各个流动部件的磨损情况,从而为实际工程设计运行提供一定的参考。本文主要对某电站混流式水轮机水轮机进行了全流道内部流动三维计算模拟,计算模型为原型水轮机。主要计算了该水轮机在不同流量、不同沙粒直径及不同沙粒浓度情况下的流动特性,可知该水轮机在设计工况下流动情况最好,在沙粒直径及沙粒浓度较大时,泥沙浓度最大。在此基础上,结合经验公式,运用CFX中CEL功能对水轮机转轮进行了磨损可视化分析,初步预估了转轮部件的平均磨损量。主要研究内容如下:1.根据该混流式水轮机的二维设计图,运用CATIA三维建模软件建立蜗壳、导水机构、转轮及尾水管的水体模型。2.采用非结构网格划分方法,运用ANSYS ICEM划分各个部件的网格,并设置边界类型。3.利用CFX前处理对该水轮机各个部件进行设定边界、选择参数、求解控制一系列操作,运用CFX求解器对该水轮机在不同进口流量、不同沙粒直径、不同沙粒浓度运行情况下进行三维紊流计算。4.利用CFD POST对计算结果进行后处理,得到不同运行情况下各个过流部件的泥沙体积浓度分布及压力分布。同时结合经验公式,运用CFX CEL自定义函数对水轮机转轮部件进行磨损可视化分析。5.对比分析各个运行情况下的计算结果,可知该水轮机在设计工况下内部流动性能较好,泥沙浓度较小,转轮部件的磨损强度较小,为工程设计提供了一定的参考。