水轮机在运行过程中往往会出现空化空蚀,导致性能变差,甚至威胁机组的安全稳定运行。当水流中含有泥沙颗粒时,泥沙颗粒对空化起促进作用,导致破坏加剧。本文以某水电站混流式水轮机为研究对象,利用ANSYS CFX17.0针对小流量工况和设计工况点清水与含沙水中的转轮空化现象展开数值分析。研究襟翼尺寸对水轮机空化性能的影响,分别采用长度为60mm、80mm和100mm的襟翼以及高度为10mm、20mm和30mm的襟翼来分析水轮机性能的变化规律。研究结果表明:空化主要发生在转轮叶片吸力面靠近转轮出口边,在含沙水中的空化更加严重;在原始转轮的基础上增加襟翼,空泡体积分数减小,叶片吸力面水流流线顺畅,转轮内水流速度和泥沙流速减小,转轮受到的冲击减弱,泥沙颗粒对该区域空化的促进作用减弱,优化了水轮机的空化性能。对不同高度的襟翼进行比较发现,综合考虑水轮机的能量特性和空化特性,发现小流量工况与设计工况点分别在襟翼高度为30mm和10mm时性能最佳,该襟翼高度下的水轮机效率最高,转轮叶片吸力面和转轮出口的空泡体积分数最小,转轮内水流流态均匀,泥沙流速最小,对转轮冲击减弱。对不同长度的襟翼进行比较发现,襟翼长度的改变对水轮机能量特性和空化特性无显著影响。对原始转轮水轮机和襟翼高度为10mm,长度为80mm的水轮机在清水介质中进行非定常计算分析发现,转轮旋转一周时叶片吸力面的空泡体积分数随时间无显著变化;加入襟翼后,转轮出口监测点的压力脉动幅值减小,有利于水轮机的稳定。希望本文关于襟翼的研究为今后通过水力设计优化水轮机、改善空化性能提供参考。