水轮机过流部件的设计计算有两类：一是已知过流部件形式及来流状况，求解部件中的流场特性，特别是确定过流表面的速度和压力分布，以提供辨明能量、空化和力特性的依据；二是给出过流部件前后的流动状况，要求设计出合理的部件过流形状。前者称作正问题，后者称为反问题，针对CFD 技术的特点，进行正问题的求解相对比较方便，其基本思路如下：首先初步设计过流部件的几何形状，对部件进行实体造型，然后应用CFD技术进行数值计算，以流动分析结果为依据进行过流部件几何形状的优化设计，直到其各项性能指标满足要求。设计时，还可以同时进行多方案设计，相互比较，选择性能最优的设计方案，既缩短了设计时间，又保证了水轮机组的性能，从而达到了水轮机部件外形尺寸的优化。
特别典型的例子是GE公司将转轮的刚度和强度等机械优化与水力优化设计过程一起进行，形成转轮设计的真正意义下的全过程优化，研制出了新一代高性能的转轮。因其叶片的进水边与出水边的水平投影成“X”，因此被称为X 形叶片，已被GE 公司申请了专利，受到保护。
X形叶片的主要结构特点为：叶片进口具有“负倾角”，同时靠近上冠处翼形为负曲率；为适应能量转换和出口条件的要求，叶片出水边不在轴面上，而是一空间曲线。X 形叶片的以上特点，使其表现出良好的水力性能，主要体现在以下几方面。
（1）叶片间流道内的流动趋于顺畅，消除了传统叶片正面常见的“横流”现象，有利于提高水轮机非最优率工况的运行效率。
（2）转轮内的流动更加均匀，负荷分布趋于均匀，减轻了叶片近下环处的负荷集中，有利于提高转轮的过流量和改善转轮的空化性能。
（3）由于叶片出水边半径较小，这种减小了的出口在部分负荷时产生了稳定作用，使水流的压力脉动更为平缓。(www.xing528.com)
（4）由于叶片上的受力更加均匀以及叶片上冠的特殊形状，使得这种叶片的受力趋于合理，减少了叶片根部的应力集中。使转轮具有较好的受力特性。
图8-47（a）为传统混流式转轮，图8-47（b）为改进后X 形叶片叶轮，其效率高，空化性能好。
图8-47 混流式转轮
（a）传统的混流式转轮；（b）改进后的X 形叶片叶轮
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