RSTDResearch on Scientific and Technological Development3070-07013070-0728Art and Technology10.61369/RSTD.2026010006Article基于 CFD 的混流式水轮机流道抗磨型线优化研究https://artdesignp.com/journal/RSTD/1/1/10.61369/RSTD.2026010006万茂,刘磊2026112026-01-20针对多泥沙河流中混流式水轮机过流部件磨损严重的问题，本文基于计算流体动力学（CFD）技术开展流道抗磨型线优化研究。通过建立 SST k-ω 湍流模型、欧拉 - 拉格朗日固液两相流模型及 Tabakoff 磨损预测模型，实现水轮机全流道流场与磨损分布的数值模拟；采用 NURBS 参数化建模技术构建叶片几何模型，以水力效率和平均磨损率为目标函数，结合 NSGA-II 多目标优化算法进行抗磨型线优化。结果表明：优化后叶片平均磨损率降低 45.1%，最大磨损率降低 40.0%，水力效率仅下降 0.4%（保持 93.8%），同时压力脉动幅值与振动烈度分别降低 15.3% 和 16.7%，显著提升机组抗磨性能与运行稳定性，经济效益显著，投资回收期约 1.2 年。混流式水轮机,CFD,抗磨型线,NSGA-II 算法,磨损预测,参数化建模

[1] 王栋，李刚.基于 CFD 的混流式水轮机泥沙磨损特性研究 [J]. 水力发电学报，2023, 42 (5): 89-101.[2] Semerci D. CFD-Based Performance Analyses of a Francis Turbine in Several Guide Vane Positions[J]. Energies, 2020, 13(22): 5987.[3] 张磊，刘辉.混流式水轮机转轮多目标优化设计 [J]. 中国电机工程学报，2022, 42 (18): 6689-6698.[4] Acharya N. Investigation of sediment erosion phenomenon for different blade angle distribution in Francis runner[J]. Journal of Hydroinformatics, 2021, 23(3): 645-662.[5] 李明，赵伟.水轮机过流部件抗磨涂层应用进展 [J]. 表面技术，2023, 52 (7): 123-135.