本研究从流体动力学出发,对水轮机压力脉动、水力振动进行了理论研究和数值预测.主要内容如下:1、理论研究和分析了尾水管中的涡旋运动、不稳定涡带产生的原因、尾水管中涡带的频率分析、尾水管中压力脉动与转轮出口环量及单位参数间的关系,影响尾水管中压力脉动的因素,尤其是空化系数对尾水管中压力脉动的影响、水头对尾水管中压力脉动的影响、导叶开度对尾水管中压力脉动的影响、尾水管进口流速场对尾水管中压力脉动的影响、压力脉动振幅沿尾水管的分布等.2、理论研究和分析了涡壳中的不均匀流场、导叶后的不均匀流场、导叶后的涡流引起的干扰力、水轮机迷宫环中水流所引起的振动、叶片的水力弹性振动、空腔脱流振动、卡门涡列所诱发的振动,尤其是卡门涡列产生的原因、卡门涡列所诱发的侧向交变力场、流速对激振力的影响、导叶和叶片尾部形状对涡列频率的影响等.3、提出了消除或减小水轮机尾水管压力脉动、尾水管涡带的方法.提出了消除或减小水力机组水力振动一些具体方法和措施.4、研究和分析了三维湍流计算的数学模型,尤其是对LES大涡模拟法进行了详细的分析.同时经过计算比较,得出LES大涡模拟法是水轮机内部湍流计算,尤其是对水轮机水流旋转运动(包括尾水管的涡带)、尾水管涡带压力脉动等非定常湍流流动计算较好的数学模型.5、采用LES大涡模拟法成功地对一混流式水轮机内部流场中在各工况下的速度分布、压力分布,尾水管的水流旋转运动--尾水管的涡带以及尾水管的涡带压力脉动进行了数值模拟,模拟结果与实际情况非常吻合.