近年来为满足生产生活中的节能环保的要求和保证电网的稳定运行,抽水蓄能电站发展迅速。而其关键部件可逆式水泵水轮机因存在固有的水力不稳定“S”特性,易导致运行过程中出现安全隐患。本文以国内某抽水蓄能电站带分流叶片水泵水轮机模型为研究对象,基于实验模型,构建带分流叶片水泵水轮机模型和不带分流叶片水泵水轮机模型。采用SST k-ω湍流模型,对其导叶开度为6.4度和23度的水轮机工况、制动工况和反水泵工况分别进行数值计算,分析对比其内流特性,并研究其小开度下水轮机工况的压力脉动特点,得出分流叶片对水泵水轮机“S”区水力性能的影响规律。主要研究内容如下:(1)对实验工况点进行定常计算模拟,做出“S”特性曲线和实验结果对比,讨论数值模拟的可行性和误差范围。选取水泵水轮机设计工况的定常计算结果进行分析。结果表明:数值计算可以较精确地模拟水泵水轮机的内流特性;水轮机工况下有无分流叶片水泵水轮机各过流部件内流特性较好,导叶开度大的流场越顺畅,分流叶片有利于提高水泵水轮机的效率。(2)有无分流叶片转轮方案设计:在原带分流叶片转轮基础上,通过初步理论分析和计算,参考相似比转速模型,并为了增强可比性,长叶片型线与带分流叶片转轮长叶片型线完全相同,设计了9个长叶片转轮。经定常模拟分析:无分流叶片水泵水轮机“S”曲线更明显,水力效率低于带分流叶片水泵水轮机。(3)分析水泵水轮机两个过渡工况的定常计算结果,探究不同导叶开度下分流叶片对水泵水轮机过渡工况内流特性的影响规律。结果表明:制动工况下水泵水轮机内流状态很差,尤其在小开度下,流道内极易出现横流和涡结构,导叶区流动分离明显,整流效果差,尾水管出现回流现象;分流叶片的存在减少了蜗壳和导叶流道内涡结构的产生,减小了转轮叶道涡的尺寸和叶片负载且大开度下更明显,减弱了尾水管回流程度。在反水泵工况下,转轮存在较大范围负压区域,大开度下负压值更低,蜗壳内流较顺畅,水流呈甩出状态,叶片负载整体变化小,分流叶片的存在有利于减少转轮叶道涡数量。(4)由定常计算结果分析可知,小开度下“S”特性明显,水轮机工况下带分流叶片水泵水轮机效率提高也较明显,因此对导叶开度为6.4度的有无分流叶片水泵水轮机的水轮机工况进行非定常计算,对各过流部件设置压力脉动监测点,探究分流叶片对各部件压力脉动的影响规律。结果表明:蜗壳内压力脉动主要受内流特性影响,导叶流道内压力脉动受自身流态和转轮叶片的动静干涉影响,且越靠近转轮,受到转轮的动静干涉影响越大。无叶区压力脉动最大,受转轮影响极大,一个旋转周期内,压力随时间的变化次数和叶片数一样。转轮内压力脉动主要受导叶的动静干涉影响,从转轮进口到出口,压力脉动幅值呈逐渐降低趋势,尾水管内压力脉动主要受其流道内涡带影响,压力脉动集中在低频区域。带分流叶片水泵水轮机各过流部件的压力脉动都不同程度的低于无分流叶片水泵水轮机的压力脉动。