近年来,随着新能源的开发,核能、风能、太阳能逐渐并入电网中。由于很多新能源并不能持续稳定提供能量,电网的稳定性迎来很大挑战。在这种情况下,抽水蓄能机组削峰填谷的作用更加日益凸显。而水泵水轮机泵工况驼峰特性严重的威胁了运行的安全性与稳定性。本文借助数值模拟与实验手段,探究转轮出口几何参数对驼峰裕度及驼峰区压力脉动的影响。主要研究内容及结论如下:(1)考虑到实际流动的三维特性,本文提出不同转轮出口边安放角和半径展向分布的方案。选用SST模型对各方案泵工况外特性进行定常数值模拟,以探究不同方案对驼峰裕度的影响。研究结果表明:下环处转轮出口角较大方案、及下环处转轮半径较大方案能明显增加驼峰裕度。这一方面由于降低转轮出口平均绝对液流角,进而增加的欧拉扬程所致;另一方面由于改变驼峰区水力损失分布,其中水力损失与无叶区及双列叶栅区域漩涡强度呈正相关。(2)针对出对驼峰裕度有明显提升的方案,选取大涡模拟对各方案驼峰区波谷工况点进行非定常数值模拟用于探究转轮出口几何参数对驼峰区压力脉动的影响。数值计算结果表明:流域中最大压力脉动位于固定导叶流域且沿周向逆时针传播,其中频率为0.2fn特征低频起到主导作用。转轮出口几何参数对压力脉动影响体现在降低在无叶区及双列叶栅流域特征低频幅值及改变其周向分布均匀性。下环半径较大的方案降低特征低频压力脉动幅值效果更明显,并且该方案中压力脉动周向分布最为均匀。(3)为分析低频压力脉动成因及转轮出口几何参数对低频压力脉动影响,对流场中压力、活动导叶攻角以及流态进行分析。分析结果表明:双列叶栅中频率为0.2fn的特征低频来源于流域中三角形低压区周向旋转,在三角形尖端存在较大周向压差,该压差导致转轮出口绝对液流角减小,在液流进入活动导叶入口时与压力面产生较大负攻角形成失速涡团,该涡团沿周向逆时针旋转,进而导致双列叶栅流道内周期性流量变化。不同转轮出口几何参数分布微观上通过改变对转轮出口绝对液流角,宏观上通过改变流量分布改善旋转失速现象。