这些年来水电开发势头迅猛[1],可经济开发的中高水头电站资源日益减少,因而加大对低水头及超低水头水电能源的开发需求受到了人们的关注。尤其是在夏季汛期时我国南方一些电站因水量大、水头过低,电站反而不能发电。因而需要对低水头贯流式水轮机转轮部分实施改型[2],从而提高过流量,使机组在偏工况时可以稳定运行。本文以某电站三叶片贯流式模型水轮机为研讨目标,经过Bladegen、UG等软件对水轮机转轮区域实施改型,借助CFD数值模拟软件对改型前后的水轮机在全流道下进行数值模拟剖析。首先,按照已有的CAD图纸对模型水轮机实施三维全流道建模,而后对建造完成的模型进行划分网格,最后使用CFX软件来进行数值计算以及后处理[3]。通过修改转轮轮毂比,叶片包角构成不同的改型方案。研究各种不同改型方案对水轮机性能的影响。本文研究工作主要包括了下列几部分内容:(1)首先对三叶片贯流式水轮机进行全流道定常数值模拟计算,总共选取了五种工况进行计算,获得水轮机运行特性参数,并与模型试验数据进行对比分析,验证了数值模拟的可靠性。之后分别对其中三种工况进行了转轮内部流态、压力分析。并且还对尾水管中的压力以及尾水管涡带进行了分析。(2)对三叶片贯流式水轮机的轮毂比进行四种方案的修改,其中轮毂比分别为0.32,0.30,0.28,0.26,0.24。对不同方案的轮毂比分别选取了最优工况和大流量工况来进行数值模拟。通过对水轮机外特性的分析得到结果,最优工况时,在轮毂比为0.26的方案下水轮机效率达到最高,大流量工况时在轮毂比为0.3的方案下水轮机效率达到最高。对水轮机内部流态分析可知,通过减小轮毂比,可以增大流道的过流能力,在同样的流速下获得更大的流量,有利于改善转轮的空化性能,并且使尾水管压力脉动降低。(3)通过改变叶片包角对转轮进行七种计划的改型。对不同的改型方案在相似工况下进行了全流道定常数值模拟。通过对水轮机外特性的分析得到结果,随着转轮叶片包角的增加水轮机的出力不断增大,在方案六时达到最大值,到方案七时出力有所下降;水轮机的效率先上升后下降,在方案三时效率达到最大值。对水轮机内流态分析可知,转轮叶片包角过大时会使转轮内压力下降,从而降低转轮的空化性能,增加尾水管内的压力脉动,不利于机组的稳定运行。