0　引言

贯流式水轮机具有流量大、效率高、流道水力损失小、适用水头范围广等特点，尤其在超低水头电站应用有明显优势[1]。在水轮机工作过程中，导水机构起到控制流量的作用，容易形成卡门涡等，影响水轮机效率，造成机组振动。冯俊等[2]针对竖井贯流式水轮机导叶叶片数对其性能的影响进行研究。王乐勤等[3]参考某抽水蓄能电站的水泵水轮机建立数值计算模型，对导叶不同开度时的流动特征进行分析。本文综合考虑导叶及转轮叶片角度两个因素，研究两因素的协联变化对水轮机能量特性的影响规律。

转轮区是压能转换区，叶片对水轮机能量的转化至关重要，同时叶片引起的叶道涡及尾水管涡带是造成压力脉动的主要因素。刘敏等[4]结合某水电站改造要求，对超低水头轴流式水轮机进行优化及流动特性分析，计算结果表明基于CFD的数值模拟对超低水头轴流式水轮机的性能预测精度较高。钱忠东、郑彪[5]采用Realizeable k-ε模型，对混流式模型水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟，并对不同步导叶作用下的压力脉动进行了分析。李万等[6]采用4种湍流模型对混流式水轮机压力脉动进行模拟比较。邵杰等[7]对轴流式模型水轮机进行压力脉动试验与数值计算预测。周凌九等[8]计算了混流式水轮机转轮在各种稳定工况下的流场，重点分析典型工况下的出口流态，分析表明：尾水管内部涡带的形成与转轮出口有无回流等因素密切相关。Wu Y等[9]对轴流式水轮机原型及模型压力脉动进行研究，分析了两者压力脉动方面存在的关系。Liu S等[10]通过对轴流式水轮机全流道进行仿真，预测了全流道的压力脉动变化。国内外主要针对混流式水轮机和轴流式水轮机展开流动特性及压力脉动的研究工作，在关于竖井贯流式水轮机方面压力脉动的传播规律研究工作较少。

针对贯流式水轮机的研究，主要是在水轮机流动特性方面。Sang-hyun Nam等[11]结合某模型研究了在不同导叶开度条件下，贯流式水轮机的内部流动特性。钱忠东等[12]采用大涡模拟方法对灯泡式贯流式水轮机进行全流道非定常数值模拟，研究水轮机的压力脉动特征。

本文结合竖井贯流式水轮机模型，通过改变导叶安装角度和叶片角度，研究导叶安放角对水轮机能量的影响规律，计算分析配置不同导叶角度和叶片角度时，水轮机效率的变化规律，选取效率最优的4种方案，对其进行流动特性分析。在选定较优方案基础之上，通过采用Second Order Backward Euler方法，对竖井贯流式水轮机进行非定常湍流数值模拟，研究其压力脉动变化特征。