在偏工况下,叶道涡是转轮叶片进口冲角过大和转轮内部狭长弯曲流道的综合作用而产生。当混流式水轮机在偏离设计工况下运行时,水流会在转轮上冠进口处发生二次流和脱流,在转轮下环出口处可以看到有一连串的涡束流出,这一连串的涡束就是叶道涡。转轮流道内出现叶道涡时,可能对叶片诱发空化空蚀;叶道涡发展到一定程度时会引发水轮机组和相邻混凝土构件的水力振动。本研究采用CFD技术对混流式水轮机内部流动进行数值计算与分析,分析转轮流道内叶道涡的初生与发展以及叶道涡引起的压力脉动,应用PIV技术对混流式水轮机内部流动进行测试,分析混流式水轮机内部流场的流动形态。通过对叶道涡初生工况和发展工况的流线图、湍流动能图以及叶道涡压力脉动进行分析,研究混流式水轮机叶道涡的流动特性及其影响。主要研究内容如下:1、对测试用的水轮机蜗壳、导叶、转轮装置进行了局部改装设计成具有透明观察窗,适用PIV系统对转轮内部流场的试验测试。2、利用PIV view 3C软件和Tecplot软件,处理试验数据,得到了转轮流道内部流场的流线图,观察和比较了叶道涡初生现象和叶道涡发展现象。3、结合试验水轮机的设计资料,对水轮机应用UG软件进行了全流道三维建模,并借助ICEM和Turbogrid分别对三维模型进行了网格划分。4、采用SST湍流模型,应用CFD软件对试验水轮机全流道进行定常与非定常的分析计算,定常计算主要分析转轮区域的流线图、湍流动能云图、压力分布图、速度分布图,以及叶片的压力分布图和对应叶片的压力数据等;非定常计算主要分析叶道涡的压力脉动。