本文是在国家自然科学基金项目(90410019和50379044)支持下完成的。主要以轴流转桨式水轮机为研究对象，针对不同的桨叶角度、导叶开度和单位转速下的各种不同工况点，对含轮缘间隙的轴流转桨式水轮机的内部流动进行数值研究，并对其进行了性能预测。主要包括以下几方面：首先，建立不同活动导叶开度、轴流转桨式转轮叶片角度以及流域的三维模型，并对其进行网格划分。基于Navier-Stokes方程和κ-ε紊流模型，对含轮缘间隙的轴流转桨式水轮机的内部流动进行数值研究。分析了水流自活动导叶出口到转轮进口的速度，以及速度矩在不同工况下的分布规律，结果表明：活动导叶开度不同时流道转弯对转轮叶片进口速度分布产生一定的影响。流道转弯的存在使得转轮进口处的周向速度由轮毂向轮缘处减小，速度矩由轮毂向轮缘逐步增加，但由于轮缘间隙的影响使得周向速度在靠近轮缘处波动较大。其次，通过对不同工况下轴流转桨式水轮机的动力特性进行了系统、全面的数值计算，阐述了转桨式水轮机叶片上的压力分布、流域内的流场分布和轮缘处的流线分布，并分析了不同工况点下轮缘间隙对水轮机动力特性的影响。最后，根据流场计算的结果，对轴流转桨式水轮机转轮部分进行了性能预估，绘制了综合特性曲线图，并且将计算结果与实验数据进行了对比，由于趋势一致，进而验证了本文对轴流转桨式水轮机进行性能预估所采用的方法是可行的。以上研究成果为进一步优化轴流转桨式水轮机叶片头部的设计和电站的稳定运行提供依据。