朱尧华，袁寿其，张金凤，方玉建(江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏 镇江 212013)

0 引 言

中国水电的发展从20世纪初的云南石龙坝电站到现在已经走过了100多年的历程。图1中展现了建国以后不同年代水电的装机容量和年发电量[1,2]。图1中标识了1960年我国自主设计的第一座水电站-新安江水电站；2004年随着公伯峡电站1号机组的投产，我国装机总量突破1亿kW，跃居为世界水电第一大国；如今水电的装机容量达到3.33亿kW。尤其近20年来，由于国家对大力发展水电事业的支持，特别是“西部大开发”国家战略，水电的发展可以说是处在蓬勃的发展时期，而且，这样的态势还将延续很长一段时期。

图1 我国水电发展历程图Fig.1 Hydropower development process in China

虽然我国水电事业发展迅速，但是水轮机设计开发的方法并不能匹配现如今水电的快速发展。传统的水力设计和开发是根据具体电站的参数和要求，每个项目都是从零开始做设计，然后进行大量的优化，包括设计和制作许多模型进行大量的模型试验，最终筛选出最优的水力模型。

随着经验的积攒以及一些优秀的水力模型的成功开发，尤其是计算机技术在几何造型、CFD计算、有限元计算方面的快速发展与成熟，并在流体机械中获得大量成功的应用，就出现了现代的水轮机的设计方法：根据项目具体参数要求和厂家已开发的水力模型进行初步水力分析，选择出适合作为进一步水力开发的基础模型，创建几何模型，采用计算流体模拟(CFD计算)和有限元分析(静态、动态应力和变形分析)联合进行优化。……