中文摘要：

本项目以一种直接考虑正(水轮机)反(水泵)方向流动特性的转轮全三维反问题计算方法为基础，将涡动力学理论引入混流可逆式转轮的设计分析体系，对反问题计算时得到的转轮内部流场用基于涡动力学的新型诊断方法进行诊断分析，该方法通过对传统的有关总性能参数的积分实施导数矩变换，使原有的被积函数变为它的空间导数的矩，从而揭示积分变量的动力学演化历程，追究出导致这些变化的物理根源。它不仅可以将设计的优缺点加以放大，而且可以建立新的转轮设计控制目标，将新的设计控制目标与转轮的全三维反问题计算相联系，弱化对经验公式、经验参数的依赖，为得到高性能的转轮提供一套新的设计方法，提高我国混流可逆式转轮的设计水平。

结论摘要：

本项目将涡动力学理论引入到可逆转轮的流场诊断中，建立了可逆转轮双向流场的涡动力学诊断体系，并将该诊断模型引入可逆转轮的优化设计，说明了其对转轮的优化设计的有效性；对转轮性能预估采用通过试验验证的正问题数值模拟方法，并建立了高精度有限体积大涡模拟方法对转轮内部流场进行数值计算，该两数值模拟之转轮流场与全三维反问题计算得到的流场之间得以相互验证，且说明全三维反问题计算得到的流场可以直接用来评估对应转轮流场的优劣。对500m水头段可逆转轮进行尝试性优化设计研究，分析了反问题计算网格和速度矩分布对设计结果的影响；提出了基于全三维反问题计算模型的，求解混流可逆机转轮两互逆工况流场的双向叶型逼近法；建立了混流可逆转轮基于双向叶型逼近法获取双向流动信息的计算机在线优化设计模型。通过本项目研究，提出了能同时获取双向流场的可逆转轮的设计方法，建立了涡动力学诊断体系，初步揭示了涡动力学诊断参数与转轮性能的相关性，深化和丰富了可逆机转轮流动控制优化理论。