由于当前世界形式的日益复杂,现代社会对电力供应的安全可靠性性能的需求愈来愈高。因此,各种能源在制约国家经济平稳运行中日益成为极为重要的因素,“统筹兼顾,放眼长远”等政策的提出一定程度上可以解决能源供应紧张这一形式问题。可再生能源和生物质能、风电、水电等新型能源冉冉升起,为解决能源紧缺问题提供有效途径。然而,像风能和太阳能这样的能源,因其受稳定性的限制,其它能源须满足其非稳定阶段的供电需求,方便调节功率,但核能、燃气发电等具有生产成本偏高或功率调节效益不佳等弊端。深入分析水力发电设备的振荡机理能有效地维护其工作安全性,有效降低或者防止振荡问题对设备造成的潜在损失。该文以水轮发电机组设备定子-轴承体系为研究目标,运用转子动力学基本理论和半数值半解析的频域转换方法,从解析数值的层面对系统周期解予以求解,并初步对系统运动稳定性进行分析研究,论文重点探讨内容包括:（1）针对以往数值方法得到振动特性而未考虑周期解的问题,基于半解析半数值谐波平衡理论,即HB-AFT方法,推导了考虑多种外激励时的表达式,并与数值方法所得到的结果展开比较,验证该方法在水轮发电机组模型上的适用性,从而为后续研究提供了的理论支撑。（2）针对半数值半解析时频域分析方法求解周期解问题,建立了质量偏心力、不平衡磁拉力、油膜力等机电荷载作用下机组轴系动力学模型。通过半数值半解析方法对系统进行求解,以轴径间隙为控制参数采用轨迹和频域的分析手段对有无不平衡磁拉力作用下的动力学响应进行了讨论。（3）针对机械、电磁成分诱发的定、转子碰摩难题,构建碰摩模型。在此基础上,利用半数值半解析时频域转换和Floquet理论相结合的方法,求解得到系统周期解并对系统进行稳定性分析,同时采用轨迹、频域和时域等非线性分析手段对转子-轴承设备动力学响应的作用予以研讨。本文利用新的计算方法研究了水电机组轴系动力学特性,其研究结果可为水电机组的转子运动趋势以及振动响应成分构成提供一定理论依据,并为其故障诊断提供一定的帮助。