低比转速混流式水轮机在结构布局上最突出的几何特征是转轮流道径向部分占比大,极易形成转轮上下间隙空腔压力差异较大的情况,导致机组轴向水推力不平衡,进而出现如抬机、烧瓦等严重事故,对水轮机机组安全稳定运行造成负面影响,国内某些水电站曾经发生过此类现象。随着低比转速混流式水轮机逐渐向巨型化发展,设计和运行水头不断提高,以往传统的水轮机转轮平压方式已经很难适应新的工程需求,故对新型平压技术的专项研究意义重大。本课题以国内某大型水电站为依托,设计水头700m左右,研究了不同的典型平压方式所对应的主要技术参数与水轮机运行工况的关系,得出变化规律。对“间隙平压”方式进行了针对性分析,提出工程参考意见;对“平压管平压”方式作出了理论量化研究,讨论工程应用合理性。目前,国内外关于转轮平压技术研究成果的公开报道或参考文献相当有限,尤其是平压管平压技术在国内还未有成功的设计和使用经验,故本课题的研究成果具有很好的理论和实践价值。本课题针对某水电站的特殊情况,借鉴了工程流体力学和计算流体力学的基本理论,应用了阶段性研究方法,使各阶段的研究目标、方法和成果相辅相成,重点关注了轴向水推力、间隙泄漏量以及容积效率等主要特性参数。第一阶段详细研究了间隙平压方式,确定出了有利转轮间隙设计值;第二阶段到第四阶段则是对平压管平压方式进行研究,首先验证了内平压管设计的合理性,其次探讨了外平压管设计的可行性;期间还对间隙内部流动的涡流结构、密封结构、泄漏量确定方法等重点和难点问题做了专题研究,尤其是独创的“边界条件间接计算法”很大程度上解决了计算精准度问题。工程中采用何种转轮平压方式需要参考水电站的实际水文情况,在设计阶段应考虑多种因素,是相对复杂的综合性问题,本课题对新型平压技术的研究成果可能还不够完善,但技术经验需要不断积累,成果转化亦需要时间,行业发展要求科研技术人员掌握水轮机转轮平压设计的各种方法。另外,本文仅涉及技术验证及方法讨论,具体的设计细节未经合作单位同意不便透露。