我国正依托玉松水电站开发研制50万千瓦级、1000米以上超高水头大型冲击式水轮发电机组,此类多喷嘴冲击式水轮机内部复杂多相流动特性及流动干扰现象的准确定量分析研究尚不够深入。本文开展的多喷嘴冲击式水轮机内部流动特性及流动干扰现象研究具有重要理论意义和工程应用价值。以某四喷嘴原型冲击式水轮机为研究对象,针对当前数值模拟研究多基于单股射流或理想射流假设的现状,发展了包含管内流、喷嘴射流及水斗表面流多种流态和流态转换的整体流道非定常多相流数值模拟方法,结合模型试验数据验证了计算的准确。基于均质多相流模型、SST k-?双方程模型描述多相流场,深入探讨了库朗数和网格收敛指数等对射流/水膜边界的捕获精度的影响,指出了精确模拟整体流道内多种流态快速转换流动过程所需满足的量化关系。对该冲击式水轮机内部水动力学特性进行深入数值研究,发现其水力损失主要发生在流态转换阶段:喷嘴出口处管内流转换为自由射流阶段的水力损失随喷嘴开度的增大而减小,而随运行水头的变化较小;水斗内射流转换为自由表面流阶段的水力损失约占总损失的2/3,偏离设计水头工况下流出水斗的水膜所携带动能是水轮机损失增大的主要因素之一。水斗正面多点的压力变化显示,运行水头越高,水膜的扩散过程越快,对应压力波动周期越短,波动相对幅值越大。数值分析了水斗与流动间的干扰现象产生机理及其对水轮机水力性能的定量影响规律。水斗切割射流时对射流连续性的破坏导致水斗背面与射流接触位置出现负压,该负压与挤压的联合作用会干扰射流,导致水斗背面与射流间的流动干扰。此类流动干扰会随运行水头的降低而加剧。出流与水斗背面间流动干扰易发生在水斗出水边出流角过大和高水头工况下。随着喷嘴数的增加,机组水斗内易发生流动干扰现象。基于预测的单个水斗扭矩线,提出了多喷嘴机组水斗内发生流动干扰的判断方法;定量的得到了水斗内流动干扰引起的机组水力效率下降及流态变化,发现两股水膜在水斗内干扰挤压,使表面压力波动幅值成倍增大。