轴流式水轮机在偏工况的性能往往受到空化和强度的限制,特别是在大流量工况下,不稳定流动引发的机组振动、效率锐减、空蚀破坏、叶片裂纹等问题,严重影响电站的安全运行。本文以某轴流式水轮机模型为研究对象,采用CFD数值模拟方法,对最优工况及所研究范围内的大流量工况进行了全流道计算对比分析,结论如下:　　蜗壳支墩的导流作用与下游部件内部流场的分布特性密切相关,在最优工况下,水流沿周向对称均匀分布,但工况向大流量范围偏移时,流场沿周向分布轴对称性比最优工况明显变差,非蜗形区域流量分配过剩,蜗形区域过流量不足,周向来流的不均匀性导致转轮叶片在旋转流场中经历交变动应力;大流量工况下,水流沿导叶高度方向不稳定性加剧,流速梯度自顶盖至底环的增幅变大,导叶出口水流角在顶部位置的波动大于底部,是引起转轮前流道拐弯处湍流脉动发生的原因,影响其运行稳定性。　　为了改善大流量工况的来流条件,对蜗壳支墩进行了平面偏转与空间偏扭两种改型优化方法的研究。两种方案均对机组最优工况点性能影响较小,但对大流量工况而言,支墩的优化既能平衡蜗形段与非蜗形段的流量分配,减小转轮叶片上的力矩波动,又能明显的改善导叶叶道涡,在转轮前形成较好的入流条件,有利于提高大流量工况下机组的水力稳定性,且空间改型优化方法的综合效果优于平面方案。