在中小型水轮机转轮制造厂中,一般都会用一些小改动,例如改变导叶数量、切割出水边以及改变上冠下环来改善一些因工作环境日益变化而满足不了工作需求的转轮。改型的关键便是改变效率或出力,而在解决中小型机组特别是小型机组改型时,往往采用不更换转轮来降低经济成本。因此寻找某种较简单且行之有效的方法使机组改善情况对中小型水电站有着特殊的意义。在本文中,首先介绍了水轮机转轮设计方法以及转轮内部流场的数值计算方法,然后采用FINE/TURBO软件包对原转轮进行数值仿真,同时将仿真结果与转轮实际流场作比较,验证该软件包的适用性。之后对切割叶片出水边、增减导叶数量以及改变上冠下环型线等改型方案进行分析并对切割叶片与增减导叶进行详细分析,得出该两种方案的最优值。最后将原模型转轮叶片数据参数化后,以转轮效率为目标函数,采用遗传算法对若干个叶片参数进行优化,得到最高效率。在通过计算流体力学(CFD)以及软件包对HL240-WJ50型水轮机进行了数值模拟后,分析得到了多种简易改型方案对该型号水轮机的作用,同时利用优化方法对同型号水轮机叶片进行了优化。得到结论如下:(1)当减少导叶时,可以使转轮过流量增大,同时效率只有较小变化,即采用该方法能起到增容的目的。但是,减少导叶会使其导流作用降低,导叶过少时影响转轮结构。(2)当切割出水边时转轮效率会下降,但随着叶片间开口增大,转轮的过流能力也增大。在本文中,当转轮叶片出水边切割量为30mm时,可达到增容18%。(3)在经过模型参数化、数据库生成以及优化过程后,可得到新叶片数据,使得该转轮的效率提高了2.47%,达到增容改型的目的。