近年来,随着计算流体力学和计算机技术的发展,一些三维粘性计算流体动力学软件已成功地应于水轮机内部的流动特性分析。现代水轮机的设计向着高参数、高性能和高可靠性方向发展,显然一个稳定高效的流场是确保水轮机具有高性能和使其达到高可靠性的重要保证。而在含沙河流中,泥沙对水轮机转轮叶片的磨蚀是影响机组稳定运行的一个重要因素。在含沙水流中沙粒对各个过流部件的磨蚀和其中的流态有密切关系。由于两相流工况下水轮机过流部件的设计理论不是十分完善,在实际工程设计中多数的设计是建立在经验基础之上,利用清水设计理论并加以修正来设计,以至于设计出的水轮机在实际含沙河流上运行时性能得不到保证。为了研究水轮机过流部件内部两相流动的新方法,本文把过流部件整体联系起来考虑,基于N-S方程,对其内部流动进行了数值计算,对输送清水介质时采用RNG k-ε湍流模型,对输送含有固体颗粒的含沙两相介质时采用k-ε-Ap湍流模型进行计算。得到了一些结论并提出了一些建议,可作为水轮机优化设计的参考和依据。该研究主要完成如下工作:1、根据一具体电站的水力设计参数,用Unigraphics软件建立了该电站的蜗壳、导叶、尾水管等水轮机过流部件的三维几何模型,并将建好的水轮机的三维模型导入gambit软件中,对过流部件进行网格划分。2、采用数值模拟方法分析了某一混流式水轮机在清水介质中分别在大流量、最优工况、小流量工况下全流道三维定常湍流动,建立了基于CFD分析的混流式水轮机性能预测方法,捕捉到了水轮机各过流部件内及动静部件间的流动细节,从而定量和定性两个方面评价水轮机的性能。3、利用固液两相流理论和FLUENT软件中的Eulerian模型,针对该电站水轮机在含沙河流状态下,分别模拟了颗粒体积浓度和直径一定时,两相介质在大流量工况、最优工况和小流量工况下的流动状况并和输送清水时的三种工况进行了对比,分析单相和两相时的流动情况的区别;模拟了粒径直径一定,颗粒体积浓度不同在两相介质时的流动状况,并分析不同颗粒体积浓度的流动情况的区别;模拟了流量和颗粒体积浓度一定,不同粒径直径在两相介质时的流动状况,并分析不同颗粒直径的流动情况的区别。4、通过对FLUENT软件的使用和分析,找出模拟计算的不足之处,并进行了相应的发展展望。