本文依托两河口水电站的建设,对水轮机水力设计与性能进行了分析研究,进行以下工作。首先,根据电站基本参数和自然条件初步选定机型,设计不同方案。其次根据不同叶片数、导叶高度、肥瘦导叶的设计方案进行数值模拟计算,分析不同设计方案中单位流量和叶片进口流动角差异。最后,对水轮机的通流部件进行数值模拟及优化设计包括对不同类型蜗壳和双列叶栅、尾水管、叶片进行优化等,最终实现全流道数值模拟计算。主要结论如下:通过对技术参数及安装运输等条件的分析对比,推荐使用立轴混流式水轮机,水电站的装机台数为6台,单机容量为500MW,就水轮机工况比转速、额定转速、额定比速系数、导叶相对高度、额定水头以及转轮叶片进出口比值给出了推荐建议和参考值。针对不同叶片数、导叶高度、肥瘦导叶单位流量和叶片进口流动角度进行了 CFD仿真分析。数值计算结果表明,两河口由于水头较高,常规叶片采用17叶片方案,长短叶片采用15+15方案,为了便于长短叶片设计,导叶相对高度采用较高的0.205方案。通过对叶片进口流动角分析,叶片D1/D2取1.21左右。考虑到无叶区压力脉动,导叶分布圆D0/D1放大到1.2,并采取厚导叶方案。水轮机蜗壳、双列叶栅、尾水管和转轮叶片优化设计结果表明,轮机的通流部件内部流动状态得到了显著改善,压力分布和流速分布均匀合理,流动损失也控制在合理的范围内。转轮叶片表面光滑平顺,压力梯度变化均匀,速度梯度层次分明,内部流场光顺。全流道数值模拟结果表明优化后通流部件在整个水力系统具有较强的适应性。