随着电子科学技术及其相关行业的日益发展,人们对于供电需求越来越高,传统火力发电技术等对于环境污染较大,无法形成可持续性的电力供应,因此水力发电作为新一代可持续性的发电技术得到了国家的大力发展。作为水力发电中的核心部件,水轮机的性能关系着整个发电过程中能量转换的好坏。对于对比传统高水头水轮机来说,超高水头水轮机内部能量转化更为剧烈,这种能量转化情况会对其内部的稳定性和结构强度带来更大的挑战。本文以某超高水头水轮机作为研究对象,通过数值模拟的手段对其常规工况下的内部流动情况,流体振动激励情况,结构应力和模态特性等展开相关研究,主要的内容和结论如下:针对转轮的动力学结构响应情况,使用双向流固耦合数值计算的方法对其动力学响应过程进行模拟。为了解其中的压力脉动,结构响应和结构应力变化等情况,在流体区域和转轮结构区域的关键位置设置了一系列测点对其中的周期性脉动和响应情况进行监测。结果表明:在流体区域中的压力脉动主要频率大多与转轮转动频率相关,其中导叶无叶区的压力脉动最为剧烈,转轮区域的外部压力脉动频率组成最为复杂。从频域数据上看,耦合作用存在的情况下会对转轮区域测点压力脉动中的21倍主频产生明显的增强作用,对该频率附近的低幅值频率产生抑制。结构应力方面,在转轮叶片与上下交界的进出口节点处会存在明显的应力集中情况,其中转轮出口位置处叶片与上冠的交界点应力集中情况最为严重。在结构模态特性方面对于结构固有频率的影响因素展开研究,结果表明:结构预应力和刚化作用会对转轮频率产生微小的增强作用,但是作用并不明显,在常规情况下可以忽略。流体附加质量力的作用会对转轮频率产生不同程度的削弱作用,引发共振风险。对于结构本身来说,转轮叶型对其固有频率起决定性作用,并且对流体附加质量力系数产生明显影响。