因此，水电站水轮机转轮的改型是一项投入少产出多效益显著的项目，是提高水电站运行可靠性和经济性的最主要方向，已成为许多国家解决能源短缺问题的手段之一。

　　其次，从技术上来说，近年来计算机与计算技术、流体机械三维流动分析与设计理论、通讯与传感器技术、现代控制理论和机械加工技术等都已取得了很大的进步。使得现代转轮的设计、测试和制造方面都取得了长足的进步。这些新的技术主要表现在：

　　(1)数值模拟技术。五六十年代，混流式转轮的设计基础是本世纪初罗伦兹提出的通流理论，即假定转轮中的叶片数无穷多，无限薄，这样将三维流动简化成轴对称流动。从80年代以后，随着计算机技术和计算流体动力学的迅速发展，水力机械过流部件的三维流动分析、三维设计和优化算法都有了长足的发展，已成为过流部件水力设计与流动分析的重要工具。目前，仅在水轮机研究领域就有清华、哈电和东方厂等国内近十家单位引进了先进的CFD分析软件。

　　如哈电，利用CFD分析软件进行模型转轮开发，完成了三峡右岸转轮的转化设计，对丰满、新安江、丹江口、东江、乌溪江等一批老电站改造项目进行数值模拟和优化，完成了洛溪渡、水布垭、小湾、龙滩、公伯峡等电站水轮机的水力设计。东方厂利用CFD技术开发出福堂电站用D307模型转轮，其最高效率为94.43%。空化性能也很高，其空化系数δ=0.047，飞逸转速特性最大为106.4r/min，最大压力脉动混频双振幅值为5.5%。

　　另外，西安理工大学从80年代后期开始进行水轮机通流部件的反问题研究[4]，先后提出并建立了基于S1流面反问题计算的准三维设计模型和方法、基于S2流面反问题计算的准三维设计模型和方法、基于混合谱方法的全三维有旋流动的反问题计算模型和方法。近年来，在三维粘性流设计模型的基础上，又实现了设计方案的计算机自寻优，达到了根据厂站的实际水力参数进行“量体载衣”式的设计，取得了水力机械转轮设计方法的重大突破。到目前为止，用该模型已先后为有关电站、多家水轮机厂和有关研究单位的几十台水轮机转轮进行了改型设计，全部达到了用户提出的改造目标。

　　这种针对某一电站进行专门设计与制造的水轮机选型方法，可以保证让每一个电站都可以选出适合自己电站条件的最优水轮机型式，从而达到最佳运行效果，取得最大经济效益。通过采用先进的计算机数值模拟技术对水轮机转轮进行增容改造，具有低投入、高产出、见效快的特点。在改善运行性能的同时减少了运行及维修费用、减少了机组的停机时间，使电厂费用降低并尽快受益。

　　(2)模型测试技术。当前流体机械测试技术发展迅速，诸如压力测量技术、流量测量技术和粒子图像测速技术有较大的提升，多媒体技术和计算机网络技术进一步应用到流体机械测试系统中。总之，以计算机为核心的自动测试系统已成为现代测试系统的一个特点和通用形式。国内的哈电、东方、双富等厂家和清华、河海、水科院等科研院校都建设或对原水轮机模型试验台的电气、测试系统进行了全面的改造。其综合测试精度、运行稳定性和重复精度大大提高。目前，全国已有5座通过部级鉴定的现代化试验台，其效率综合试验误差在±0.25%～±0.3%，为水轮机模型试验和电站改造验证研究提供了良好的条件。如哈电研制成功了转轮内部流态观察成像系统[5]，可通过光纤内窥镜和摄像头采集转轮进口处的脱流、叶道涡、空化和出口处的空化、涡带的信息，验证CFD的分析结果。也可通过观察转轮在各工况的流态，为改型设计提供依据。

　　(3)刚强度计算技术[5].水轮机转轮不仅要有好的水力性能，还应具备高的刚强度性能，这样才能保证机组高效安全地运行。因此对转轮的刚强度计算以及计算的准确性尤为重要。传统的设计方法采用简单的材料力学理论将叶片作为一悬臂梁在全水头均压下计算根部应力，计算结果与实际有较大出入，或通过模型试验和电站实测来为设计者提供参考。而且还无法计算叶片的静位移和固有频率。近年来随着有限元的发展，机械构件的刚强度计算技术有了很大的提高。用计算机模拟技术代替模型试验和电站实测以成为可能。目前以ANSYS和IDEAS为代表的一大批大型有限元结构分析计算软件在转轮刚强度计算中得到

　　了广泛的应用，实现了水力与强度的交互式设计，计算结果更为准确，叶片应力状况也更趋合理。同时采用有限元边界元法相结合来计算过流部件的流固耦合振动，由于考虑了结构在流体中振动的附连水质量，可用计算来估算结构在水中的固有频率

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