转轮是水轮机的核心,越来越多的电站因早期转轮设计的不合理以及铸造缺陷造成转轮与机组的匹配性差,严重影响了机组运行效率以及电站运行的安全与稳定。本文针对轴流定桨式机组的特殊性,提出了在优化过程中不仅考虑水力学计算的结果,同时结合应力分析的思路,在保证运行稳定性的基础上提高水力效率。以七十年代所建的某轴流定桨式水轮机为例,以先进,合理,经济为原则,重点针对转轮区进行优化,在不改变埋入部件的情况下,达到提高机组效率和空化性能的目的。主要内容有:　　(1)根据已有资料运用UG软件对该电站轴流式水轮机全流道进行几何建模,划分网格,开展内部定常流动分析,从水力学角度初步预测机组运行中各部件的损失,以转轮为主要研究对象分析叶片水力性能。　　(2)以CFD计算结果为参照,得到叶片表面的水压力分布,将结果加载至workbench平台,根据叶片材料等固有属性,分析设计工况下叶片的应力分布和应变分布,发现最大应力以及应变的部位主要发生在轮缘靠近进水边的位置,少部分发生在进水边靠近轮毂的位置,可能会产生疲劳裂纹,为后续改型提供参考。　　(3)以CFD计算结果为指导,将叶片型线参数化,通过对各截面型线的修改,达到降低转轮区损失,在保证机组参数要求的前提下提高整机效率的目的,结果发现,适当的加大叶片头部弧度,对优化后的转轮进行数值模拟分析,预测水轮机的综合特性曲线,通过对比,发现优化结果令人满意。　　本文取得的研究成果对轴流定桨式水轮机提高机组的运行效率及安全稳定运行有着长远的指导意义,对水轮机转轮的优化设计有着重要的学术价值。