混流式水轮机的内部流动状态会直接影响机组效率及稳定性,在偏离设计工况时机组会产生叶片脱流、卡门涡街、空化空蚀和压力脉动等问题,这些问题是影响机组运行稳定性的主要因素。其中卡门涡对机组稳定性的影响较大,尤其是固定导叶出水边卡门涡引起的共振问题,更是严重危害机组安全运行。国内外水轮机制造厂商目前还不能准确预测水轮机部件由卡门涡现象引起的噪声和振动问题,在水轮机原型机结构设计时,设计人员只是根据卡门涡计算公式和工程经验,对机组通流部件在设计运行范围内的卡门涡频率做出预测性计算。在调试或者投产的电站水轮机出现由卡门涡现象引起的噪声和振动问题后,通常也只能进行补救处理,比如叶片修型或焊接三角块。本文通过建立混流式水轮机蜗壳与固定导叶及活动导叶几何模型,确定计算域进行网格划分,设定数值模拟计算的初始条件和边界条件。通过采用大涡模拟方法计算出了特定工况下模型水轮机固定导叶和活动导叶卡门涡频率。通过采用常规卡门涡计算方法计算出了原型机水轮机固定导叶和活动导叶卡门涡频率。经过模型实验和工程实际案例,确定了机组卡门涡的处理方法。通过数值模拟计算表明,模型水轮机卡门涡很难计算,常规的湍流模型均无法模拟计算出模型水轮机翼型尾部的卡门涡现象。对原型机水轮机固定导叶和活动导叶的模拟计算表明原型机水轮机在模型水轮机水力设计完成后各工况下的卡门涡频率范围基本已确定,在进行水轮机结构设计时要不断优化通流部件的结构形式,从而使部件水中的固有频率避开机组卡门涡频率。最后,本文通过模型实验及工程实际问题处理经验,提出了有效预防和消除水轮机卡门涡共振的方法。