Разработаны математическая модель, численный метод и комплекс программ для расчета автоколебаний давления во всем проточном тракте гидроэлектростанции, вызванные неустойчивостью паро-газового течения в отсасывающей трубе гидротурбины. Математическая модель включает одномерные уравнения гидроакустики для области напорного водовода и трехмерную модель кавитационного течения жидкости в области гидротурбины. Для численного решения уравнений модели применен неявный метод конечных объемов 2-го порядка аппроксимации по времени и по пространству. Для ускорения счета численный алгоритм распараллелен с использованием технологий MPI и OpenMP. Исследовано влияние сгущения пространственной сетки, шага по времени, постановки трехмерного расчета на амплитуду и частоту автоколебаний. Получены зависимости амплитуды автоколебаний от мощности турбины. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными. Исследовано влияние формы рабочего колеса на амплитуду автоколебаний. Предложена методика проектирования формы рабочего колеса, позволяющая устранить автоколебания на режимах повышенной мощности при сохранении высокого КПД турбины, и тем самым расширить зону устойчивой работы гидравлической турбины.