为实现碳达峰和碳中和目标,“十四五”期间我国将会大力发展风能等清洁能源,为解决清洁能源供电不稳定这一问题,需要发展能够有效解决电网调峰调频问题的抽水蓄能电站。抽水蓄能电站为能满足现有的电网要求,正朝着高水头、高转速的方向发展,从而导致作为其核心部件的水泵水轮机“S”特性更加明显。同时,水泵水轮机在进行工况切换时会多次经过“S”区域,从而对水泵水轮机的运行稳定性提出了更高的要求。本文的主要研究内容有:（1）对水泵水轮机额定开度下的“S”特性曲线上若干工况点进行定常计算。损失的分析结果表明,造成水泵水轮机能量损失主要产生于无叶区和转轮内部,以及沿流动方向的下游位置,反水泵工况下下游固定导叶流域损失占比最大达到20.94%,制动工况下尾水管流域水力损失占比最大达11.38%。沿“S”特性曲线的流量降低方向,随流量降低,飞逸工况附近,在无叶区逐步形成了一高速挡水环,在转轮处形成了明显的旋转失速现象。同时对转轮叶片的研究表明,转轮吸力面的回流和压力面的正向流动共同决定了流动的方向。（2）针对四个典型工况进行非定常的计算。对典型压力脉动结合内部流动状态进行分析。研究发现,不同工况下均存在低频脉动和频率为叶片通过频率的压力脉动。压力脉动的幅值和工况有关。飞逸工况和反水泵工况低频脉动信号幅值更大,频率分别为0.57fn和0.88fn。对飞逸工况和反水泵工况内部流态演变的研究表明,压力脉动和双列叶栅及转轮流域的不稳定流动有关,飞逸工况压力脉动来自于转轮进口的旋转失速,而反水泵工况压力脉动来源于固定导叶和活动导叶之间的流动不稳定现象的周期性变化。（3）对超高水头水泵水轮机变转速过程进行非定常计算。对能量损失,流态演变进行分析。结果表明,变转速过程中压力脉动频率主频为转频及其衍生频率,同时伴随有逐渐增强的低频压力脉动。在达到飞逸点之前,损失主要来自于转轮流域。这和稳定工况损失集中于双列叶栅和转轮流域的结果存在较大的差异,差异原因在于转轮内部的流动因为不稳定性而维持了转轮进口上冠流入下环流出的特殊流态,从而导致了旋涡基本位于转轮内部,进而导致损失集中于转轮流域。