混流式水轮机为应用最广泛的机型，其内部是复杂的三维非恒定流，流场计算与水力设计为世界难题。国内特大型水电工程将巨、大型水轮机组的稳定性列为首要问题，水利部面向近万座农村水电站组织开展的农村水电增效扩容改造工程提出了多约束多目标的水力设计问题。面对技术挑战和市场需求，开展深入系统研究，取得4大创新成果：一是创建内流态稳定性特征与外特性参数的对应关系，明确非稳定运行区，形成全新的水轮机特性评价体系，被大型水轮机招标文件采纳；二是创新叶片变环量分布和叶片积叠成型等技术，改良翼型，形成了独特的水力设计方法，显著降低了低水头机型叶道间橫流对效率的影响，提高了高水头机型的空化性能，设计出的水力模型相关性能指标达到国际领先水平；三是创建混流式水轮机“丰枯水期双转轮配置”技术,攻克了径流式水电站丰枯水期流量差别大、水轮机难以兼顾运行的技术难题，实现枯水期机组高效稳定运行，也为有效利用生态流量资源提供了优选方案；四是自主创建多约束多目标混流式水轮机水力设计系统，可实现混流式水轮机“量体裁衣”式定制，满足水利部水电站“增效扩容”改造中因“水头、流量、水质、机型”等 “千差万别”而提出的“个性化”需求。

本成果开发了覆盖混流式水轮机全水头范围、性能优秀的17个系列158个混流式水轮机水力模型，研究成果已应用于国内21个省的162座电站以及亚、非、美、欧11个国家的18座电站。152个增效扩容改造项目全部成功，部分典型案例纳入了水利部主编的《农村水电增效扩容改造项目建设与管理》教程。成果被评为2017年度大禹水利科学技术奖一等奖。

2017年技术改造与新建电站项目并举，发挥独特技术优势，深度参与水利部“十三五”农村水电增效扩容改造项目，完成陕西省重点工程引汉济渭三河口水利枢纽关键设备混流可逆式水泵水轮机研发并投入生产制造。全年成果共推广应用于国内20座水电站，42台机组，总装机容量411.9MW，合同额2180万元人民币。