近年来,大量的潮汐能、太阳能、风能等新能源投入到了电力系统中,使得电力系统稳定性要求变得更加严格。抽水蓄能机组在电力系统中承担着削峰填谷、改善电能质量的作用,其稳定性和安全性也变得更为重要。水泵水轮机在水泵小流量工况下存在的驼峰特性是阻碍机组正常运行的不稳定特性之一,对其进行研究可以为水泵水轮机的稳定性运行提供依据。为揭示水泵水轮机在驼峰区工况下,机组内部流动特性、外特性规律以及两者之间的联系,本文以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,采用SST k-ω湍流模型对其在活动导叶开度为14°下展开三维全流道非定常数值模拟。主要研究内容和所得结论如下:(1)对水泵工况下机组各过流部件的内部流动进行了分析,探讨了驼峰区工况下,机组的内部流动特性。结果表明,驼峰区工况下,转轮出口周向上分布着三组两两相隔120°的高速区,这是由切向速度的不均匀分布引起。串联级联流道周向也存在三组两两相隔120°失速流道,且此失速流道中均充斥着流动分离、漩涡或回流等不良流动。因此,此机组驼峰特性与转轮出口不均匀分布以及串联级联流道的失速现象有关。(2)基于压力标准差、压力峰峰值及快速傅里叶变换等分析方法,对不同工况下机组的压力脉动特性、压力脉动来源以及传播规律展开探索。结果表明,小流量工况时,双列叶栅处低频压力脉动占主导地位,其中,驼峰区工况下双列叶栅的主频为0.2fn。随着流量的增加,双列叶栅内部流态得以改善,其低频压力脉动逐渐减弱直至消失,叶片通过频率为主频。转轮压力脉动主频为转频及其谐波频率,但随着流量的减小,转轮内低频脉动与转频脉动互相作用,压力脉动频谱变得更加复杂。(3)对导叶区旋转失速进行研究,基于流速系数分布阐释了旋转失速的传播机理、传播特性以及诱发的压力脉动特性。结果表明,在0.82Qb工况到0.76Qb工况范围内,双列叶栅周向均分布三组两两相位差为120°的失速团。其次,当某一流道中发生失速时,该流道被不稳定流动结构堵塞,受到阻塞的流体流入相邻的流道,导致前一流道内流体冲角的增大以及后一流道内流体冲角的减小。从而促进前一流道失速团的发生以及后一流道失速团的衰退,并以此方式逐渐形成旋转失速现象。最后,结合失速团的演变规律,五个转轮旋转周期后,双列叶栅内三组失速团均旋转120°,即三个失速团共旋转一周。由此可以推断,导叶区0.2fn低频脉动是失速团低速旋转引起的。