我国河流多泥沙,尤其是汛期更甚,对于在高含沙水中工作的水轮机不可避免地存在着严重的泥沙磨损。水轮机过流部件的破坏将被加剧,导致水轮机组的稳定性降低、效率下降,引起高频率检修或是对整个电站的安全运行造成巨大的潜在风险,从而大大降低经济效益。克孜河流域河段中的沙水浓度较高,沙粒棱角分明,较为锋利,且硬度相对高的石英成份含量很高,在其河流上运行的水电站面临着巨大的泥沙磨损考验,尤其是即将修建在该流域上的夏特水电站水头又高,针对该电站的泥沙磨损情况进行磨损分析必不可少。转轮作为水轮机的核心部件,对其开展在沙水条件下的数值仿真分析及磨损试验具有重大意义。本研究主要工作和成果如下:1.采用Unigraphics造型软件对夏特水电站拟选的HLA351-LJ-275混流式立式金属蜗壳水轮机的过流部件塑造三维实体。利用ANSYS ICEM软件,对各个不同流路部件的仿真水体模型执行六面体结构网格配置,并依据真机流动条件来设定边界。2.针对水轮机在不同工况下内部含沙水的流动信息,利用CFX求解器进行仿真流动模拟,提取了不同工况下水轮机主要流路部件的压力、流速及泥沙体积浓度分布云图,分析其沙水流动特性和体积浓度分布情况,数值结果表明:水轮机转轮叶片工作面泥沙浓度大于背面,各叶片流面泥沙浓度最大值均出现在叶片尾部,最大浓度发生在叶片尾部20%叶高与上冠相邻处,各叶高流面均显示泥沙速度最高位置在叶片尾部,靠近下环的出口边速度最高,由此可预判叶片磨损最严重的区域应在叶片出口边,与下环相邻的区域,由于沙水速度更高而更易被磨损破坏。3.采用表面形貌法,对夏特水电站拟选的HLA351-LJ-275转轮叶片进行了泥沙磨损试验,对转轮叶片关键位置的磨损量进行了分析,为夏特水电站水轮机防泥沙磨损破坏设计提供一定的数值依据。