在混流式水轮机转轮上冠增设泵板装置，不仅可满足顶盖供水技术需求，而且对主轴密封工作性能有较大改善，该装置可显著降低主轴密封压力，防止泄漏水进入水导轴承。目前实际工程中泵板装置作为非接触式主轴密封的核心部件，其结构形式直接影响主轴密封使用寿命和机组稳定运行。现阶段就泵板装置对主轴密封的影响研究较少，设计或改造过程中暂无统一可靠的理论依据，仍以实际工作经验为主，因此就主轴密封泵板装置内泄漏水流动特性的研究具有重要意义。
　　新疆红山嘴一级电站水轮机主轴密封结构均采用泵板装置，本文基于CFD商业软件，结合该电站4号水轮机，将不同泵板装置作为研究对象，探究其结构对主轴密封降压效果的影响。研究首先利用UG对25种实验模型进行三维建模，其次利用ICEM对不同模型进行网格划分，最后根据电站实际运行工况，设置合理的边界条件进行数值模拟。由计算结果总结出规律，对比分析各方案的优劣，最终为该电站主轴密封改造提出参考性建议。论文研究工作主要包括以下三个方面。
　　首先，根据电站提供的资料，对现运行泵板装置建立数学模型，利用CFX进行数值计算，顶盖排水口压力计算结果与现场实测值对比吻合良好，验证了模型准确性。在此基础上对无泵板装置上冠流道进行模拟，实验结果以主轴密封真空度、梳齿环出口压力为指标与现运行装置对比分析，发现泵板装置可提高主轴密封真空度、减少上冠间隙泄漏量，揭示了泵板装置存在的必要性。
　　其次，为满足该电站主轴密封降压需求，分别就现运行泵板装置的泵叶角度和泵盖高度两方面做改进。对9种实验模型数值计算，以主轴密封真空度、梳齿环出口压力、泵盖排水量为分析指标，结果表明斜置泵叶或调整泵盖高度均可达到优化目的，进而为该装置联合改进提供了理论依据。
　　最后，对泵叶角度和泵盖高度联合改进的16种实验模型进行数值模拟，探究联合改进结构对以上三个指标的影响。研究结果表明，联合改进结构对提高主轴密封真空度效果更显著。
　　研究提出了泵叶和泵盖位置的最佳组合形式(泵叶斜置45°且泵盖高度比为0.0543)，该结构可使得主轴密封真空度至少提高66.9%，为新疆红山嘴一级水电站主轴密封改造提供了参考。另外将模型结构进行参数化处理，使得结论普适性有一定提高，为实际工程主轴密封设计改造提供可靠理论依据。