前池是处于引水渠道与压力管道之间的中间构筑物,是连接两者的重要媒介,通常具有重新分配调节水流量、稳定水流以减少水头冲击、截留水中固体悬浮物等重要作用,是引水式水电站中不可或缺的一部分。在早期的引水式水电站的建设中,通常因为受水电站地理位置、当时施工技术、前池基础研究广度等的限制因素导致前池的设计不够合理,同时伴随着后期的维护力度不够,致使不少的引水式水电站的前池中往往存在池内水流状态紊乱、柱状游涡明显、水面横比降等问题,使得机组出力不匀,对水电站的安全和经济运行产生较大影响。因此,采取必要的整流措施改善前池中水流流态对水电站运行效果的改善具有较为重要的意义,同时也可为其他同类型水电站提供一定的参考。针对前池流态紊乱导致机组出力不均匀情况,作者以雅安市天全县境内某水电站为研究对象,从数值模拟出发,结合模型试验对前池内部流场进行研究,提出了改善机组出力不均的一种整流措施。论文主要内容及结论如下:(1)根据水电站现场整体布局、机组运行状况的实况调查结果对机组出力不均的原因进行理论分析。理论分析初步得出电站四台机组出力不均是由于机组流量分配不均,即影响水轮机出力的主要因素为过机流量,那么均匀流量就可以适当改善出力现状。(2)通过数值模拟确定最佳湍流计算模型。采用RNG、Realizable两种湍流模型在CFD软件平台上对原始前池进行数值模拟,并将其数值模拟结果与现场电站前池实际运行情况进行比对分析,从而确定最佳湍流计算模型。比对结果表明,RNG k-?湍流模型与本水电站前池真实运行情况的贴合度更高。(3)利用RNG k-?湍流模型对整流措施进行数值模拟计算。计算结果表明,当在前池中增设导流墙进行整流时,导流墙对前池流量分配不均匀情况并无明显改善作用;而底坎整流措施对前池流量分配不均匀情况具有明显改善作用。因此,建议初步采用底坎作为电站前池的整流措施。(4)进行前池物理模型试验。对处于不同水位下运行的原始前池进行模拟,通过利用电磁流量计与PIV测试技术对前池压力管道流量分布情况及前池内部流场变化进行监测,通过对数值模拟和模型试验的流场及管道出口流量的对比、分析,结果显示,数值模拟和模型试验的流场及管道出口流量一致性较好,表明了对前池进行数值模拟研究具有可靠性。在模型中分别增设导流墙和底坎整流措施,测试在不同运行水位下的各压力管道出水流量和前池流态。结果表明,模型试验取得的结果与数值模拟结果基本一致,底坎整流效果优于导流墙,数值模拟结果得到了有效验证。