水泵水轮机内部压力脉动特性研究

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水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究

水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机是一种常见的水力发电设备，其过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。

本文旨在研究水泵水轮机过渡过程中压力脉动和转轮受力突变的机理，为提高水泵水轮机的运行稳定性提供理论支持。

首先，我们需要了解水泵水轮机的工作原理。

水泵水轮机是利用水流的动能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能的装置。

在过渡过程中，由于水流量和水头等工况参数的变化，会引起压力脉动和转轮受力突变。

其次，我们需要分析压力脉动和转轮受力突变的产生原因。

在水泵水轮机过渡过程中，由于水流量等工况参数的变化，导致进口流道和出口流道之间的压差发生变化，从而产生压力脉动。

同时，由于转子受力突变会导致转子振动，进而引起机组振动和噪声等问题。

接下来，我们需要探讨如何减少压力脉动和转轮受力突变。

一方面，可以通过改善水泵水轮机的设计和调整运行参数来减少压力脉动和转轮受力突变。

例如，在设计中采用流场优化技术、增加导叶数量等方式来改善水泵水轮机的流态特性；在运行中采用适当的调节措施来控制水流量等工况参数。

另一方面，可以通过安装振动和噪声监测系统等手段来实时监测水泵水轮机的运行状态，及时发现问题并采取措施加以解决。

综上所述，水泵水轮机过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。

通过深入研究其机理，并采取相应的措施进行优化和监测，可以有效提高水泵水轮机的运行稳定性和安全性，为我国的水力发电事业做出贡献。

水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性

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（ｃ）转轮叶片表面
２研究对象
研究对象为某抽水蓄能电站水泵水轮机模型，为立轴单级的混流式水泵水轮机．原型机额定水头为１９５ｍ，额定转速为２５０ｒ／ｍｉｎ，水轮机工况额定功率为３０６ＭＷ，水轮机工况最大毛水头为２１７ｍ．图１为水泵水轮机三维模型，计算区域包括蜗壳、导叶、转轮和尾水管４个部分．模型水轮机为９叶片水轮机，有２０个固定导叶、２０个活动导叶．转轮进出口直径为０．４４１９５ｍ和０．３００Ｏ０ｍ，导叶高度为６６．７２ｍｍ，导叶分布圆直径为０．５２３７０ｍ．
国内外学者针对水泵水轮机压力脉动开展了一系列研究．李仁年等对水泵水轮机在增负荷过程中尾水管内部流场进行了分析；ＺＯＢＥＩＲＩ＿６分析
了动静干扰对水泵水轮机无叶区压力脉动的影响；ＳＵＮ等分析了原型水泵水轮机在泵工况下的压力脉动特征；杨建东等对水泵水轮机的飞逸特性进行了研究；ＨＡＳＭＡＴＵＣＨＩ等通过模型试验分析了水泵水轮机在非设计工况下的压力脉动；ＲＡＮ等 ¨ 分析了水泵水轮机在大流量区的压力脉动规律；ＧＵＯ等 ¨ 预测了水泵水轮机在泵工况下压力脉动的传播；ＸＩＡＯ等 ¨ 对不同步导叶作用下水泵水轮机的压力脉动进行了预测；ＫＩＲＳＣＨＮＥＲ等采用试验方法研究了尾水涡带引起压力脉动的机理．

水泵水轮机驼峰区无叶区压力脉动特性CFD研究

在一定的困难，其预测结果往往与试验结果不太符
收稿日期：２０１６ — ０８ —１７
作者简介：管子武（１９８４一），男，博士，工程师，从事水力设计工作。
水
电站机
电技
术
第４０卷
２计算模型与数值方法
２．１水泵水轮机模型
１引言 ຫໍສະໝຸດ 合，如压力脉动幅值误差大［５．９０１、主频次频预测不准
确或无法预测某些频率。这可能受动静界面的处理驼峰不稳定性是水泵水轮机典型不稳定性的代方式、湍流选择方式及水体可压缩性等多种因素的表之一。在扬程一流量性能曲线上，驼峰区表现为正影ＤＲ［ “ 】。其中，资料显示，水体可压缩性对数值计算
Ｍａｙ．２０１７
１５
水泵水轮机驼峰区无叶区压力脉动特性ＧＦＤ研究
管子武，刘德民，赵永智
（东方电机有限公司研究试验中心，四川德阳６１８０００）
摘要：水泵水轮机无叶区的压力脉动非常重要，特别是驼峰区的压力脉动特性。本文基于三维非定常全流道计算，研究了导叶开度为２０。工况下的驼峰区压力脉动特性。计算结果显示，驼峰区的压力脉动幅值非常大，达到了３０％，这主要是由０．４２倍的转动频率引起的，除了０．４２倍转频外，驼峰区的压力脉动还有叶片通过频率及其倍频；压力脉动沿圆周方向不均匀分布，这可能与无叶区压力场的不均匀性和转轮内速度梯度在不同流道内的分布有关。

水泵水轮机无叶区压力脉动产生机理

水泵水轮机无叶区压力脉动产生机理在水泵和水轮机中，无叶区压力脉动是一个常见现象，它对设备的稳定性和效率都有着重要的影响。

要深入理解无叶区压力脉动的产生机理，首先需要了解水泵和水轮机的工作原理。

水泵和水轮机作为常见的流体机械，其工作原理都是利用叶轮叶片对流体进行加速或减速，从而转换动能或压力能，完成输送或发电的功用。

在这个过程中，无叶区是一片不设有转动叶片的区域，其存在是为了将流体的动能转换为静压能。

而在这个过程中，就会产生无叶区压力脉动。

无叶区压力脉动产生的主要机理是与叶轮叶片的运动状态息息相关。

当叶轮叶片旋转，流体会受到加速和减速的影响，从而产生动态压力波。

这些压力波在流体内部传播，最终在无叶区形成压力脉动。

由于无叶区处于叶轮叶片的作用下，会产生周期性的压力变化，形成周期性的流体脉动，也会在无叶区内产生压力脉动。

无叶区压力脉动产生的机理还与流体动力学和声学有着密切的关系。

在水泵和水轮机中，流体的运动状态和流场的变化会引起压力脉动。

叶轮叶片的运动不仅会对流体施加作用力，还会产生旋涡和湍流，在无叶区内形成复杂的流动场，从而导致压力脉动的产生。

由于流体的不可压缩性和声速限制，压力脉动也会以声速在流体中传播，形成声压波。

水泵和水轮机无叶区压力脉动的产生机理是多方面因素综合作用的结果，与叶轮叶片的运动状态、流体动力学和声学特性密切相关。

深入理解这一机理，不仅有助于优化流体机械的设计和运行，还有助于提高设备的稳定性和效率。

在实践中，针对无叶区压力脉动的产生机理，可以采取一系列的控制和调节措施。

在设计阶段，可以通过合理设计叶轮叶片的结构和布置，减小流体受到的扰动，从而减少无叶区压力脉动的产生。

在运行过程中，可以通过优化设备的控制系统，降低流体的波动性，减小压力脉动的影响。

还可以利用先进的流体动力学模拟和实验技术，深入研究无叶区压力脉动的产生机理，探索更加有效的控制方法和技术手段。

总结而言，水泵和水轮机无叶区压力脉动产生的机理是一个复杂而重要的问题，它关系到设备的稳定性和效率。

水轮机工况下水泵水轮机压力脉动特性仿真分析研究

水轮机工况下水泵水轮机压力脉动特性仿真分析研究摘要：随着风力发电、太阳能、潮汐能等能源的逐渐发展，对于电网负荷能力与稳定性提出了更高的要求，而抽水蓄能电站既可以调峰填谷,优化系统内各类电源工作位置，又可以承担事故备用、调频、调相等动态功能。

因此其核心组件水泵水轮机的安全运行成为了重中之重，而压力脉动是其运行不稳定的重要原因。

为了研究水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性，本文基于某水泵水轮机模型，利用 UG NX10.0 软件建立三维流域模型，并用 ICEM-CFD 软件对流域进行非结构化网格划分；应用 ANSYS-CFX 软件，对全流道在 10mm导叶开度下进行了多个工况点的数值模拟计算。

经分析，沿流动分布方向压力逐渐降低，活动导叶和转轮间的动静干涉对导叶后转轮前的压力脉动产生影响，峰值出现在9fn、18fn、27fn等处，与叶片数一致。

关键词：水泵水轮机，压力脉动。

1 前言与其他储能方式相比，抽水蓄能是当今世界上技术最成熟、最经济的大规模储存电能方式。

作为一种特殊的电源形式，抽水蓄能电站既可以调峰填谷,优化系统内各类电源工作位置，又可以承担事故备用、调频、调相等动态功能，从而起到提高供电质量、保证供电安全、降低污染等功能。

目前西方发达国家抽水蓄能电站建设较多，总装机比重在 3%-10%，我国仅为 2%左右[1,2]。

水泵水轮机是抽水蓄能机组的核心设备，其具有适用性强、性价比高等特点。

作为可以双向运行的水力机组，转轮正反向运转分别进行水泵工况及水轮机工况，其未来发展方向为高水头、大容量、高转速化，但随之伴随着不稳定，压力流量脉动、汽蚀等问题严重，故需要妥善分析解决[3]。

水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心，其稳定运行直接关系着机组寿命和电站安全。

而由机组内部不稳定流动造成的水力振动，是机组不稳定运行的主要因素和内在原因。

诸多电站不稳定运行的实例（如俄罗斯撒杨水电站和岩滩水电站），充分说明了水力振动对机组安全运行的重要性。

水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性

水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性摘要：可逆式水泵水轮机设计需要兼顾水轮机和水泵两种工况。

水泵工况属于减速流动，相较于水轮机工况更容易发生流动分离，在水泵水轮机设计中，对水泵工况的各项性能设计指标考核更为严格。

水泵水轮机泵工况的流量扬程特性曲线在高扬程小流量下通常存在局部曲线斜率为正值的不稳定区域，称为驼峰区。

在抽水蓄能电站实际运行中，驼峰区难以避免，其不仅影响水泵水轮机泵工况高扬程条件下的启动和运行，同时还会产生较强的振动、噪声、功率摆动、水压波动等不稳定现象，直接影响机组安全稳定运行。

鉴于此，本文对水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性进行分析，以供参考。

关键词：水泵水轮机;水泵工况;压力脉动;旋转失速;转轮受力引言本文采用SAS－SST湍流模型对某模型水泵水轮机在非设计泵工况的流态进行了三维非定常数值模拟，分析不同工况下流动特性对压力脉动和转轮受力的影响。

1数学模型1.1计算体型和网格划分计算区域包括蜗壳、导叶、水轮机和尾水管。

考虑到在非设计工况下，尾水管内回流可能会对边界条件给定产生影响，对尾水管进口段适度延长。

1.2网格及时间步长在网格划分时，蜗壳采用四面体网格;导叶区采用楔形网格;转轮和尾水管采用六面体网格，并对活动导叶和转轮叶片设置边界层网格，使近壁面Y+小于10。

图1展示了额定工况下水泵扬程随网格数量的变化情况，当网格数量大于450万时，计算所得扬程变化小于1%。

考虑到计算时间和流场结构的解析精度，最终选取总网格单元数为882万的划分方式。

图1网格敏感性分析2机组能量特性图2为活动导叶相对开度随流量系数Cφ的变化规律。

其中，相对开度计算公式为式中α———活动导叶开度，αmax———最大开度图2活动导叶相对开度随流量系数的变化曲线在上述导叶开度规律下，图2对比了数值模拟与试验测试的机组能量特性曲线，即不同流量系数Cφ下的扬程系数Cψ与效率η变化曲线。

图3扬程系数与效率随流量系数的变化曲线从图3可以看出，CFD模拟得到的扬程系数与效率，相比于试验值，具有相同的变化趋势。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是由水泵和涡轮机组成的机械装置，利用水流的动能进行转化。

在水泵水轮机的运行过程中，内部流动及水力特性对其性能有着重要的影响。

本文将简要介绍水泵水轮机内部流动及水力特性的相关内容。

水泵水轮机中的流体主要为水，其内部流动可分为两种情况：1. 水泵工作时的水流；2. 涡轮机工作时的水流。

1. 水泵工作时的水流水泵的主要作用是将低速、低压的水提升至高速、高压。

这一过程中，水的内部流动主要包括吸入、运输和排放。

吸入阶段：水泵通过叶轮将进口处的水吸入，并使之获得一定速度。

在这个阶段，水的流动主要是通过自由流体力学效应实现的。

运输阶段：水在叶轮中被加速，流经水泵的机壳时，因流线的减小，水的速度增大，同时水的静压头也增加，其内部流动遵循伯努利方程。

排放阶段：水在流经机壳后，通过出口处排放，其内部流动主要遵循自由流体力学效应。

同时，在这一过程中，需要保证出口压力等一系列参数的稳定，以确保水流的稳定性。

涡轮机主要是利用水的动能将其转换为机械能。

涡轮机中的水流主要经历三个阶段：导叶、转子叶轮和定向叶轮。

导叶阶段：水首先流经导叶，由导叶的作用，使水的流线转向与转子叶轮的叶片形状相符。

转子叶轮阶段：水与转子叶轮之间发生相对运动，水的内部流动主要是通过转子叶轮的叶片，完成动能转化的过程。

定向叶轮阶段：水流从转子叶轮出口流入定向叶轮，流动遵循减速和定向的原则，使水的流线恢复到入口处的状态。

水泵水轮机的水力特性主要包括流量、水头、效率和特性曲线等方面的内容。

1. 流量流量是指单位时间内通过水泵水轮机的水量，一般用单位时间内通过水泵或涡轮的水量来表示。

在同一泵头下，流量与转速的关系呈线性，即当转速变为原来的n倍时，流量也变为原来的n倍。

2. 水头水头是指水泵水轮机所提供的水压能力，也称为扬程或压力。

它代表着水泵或涡轮所提供的一定功率下，水的位能或水压头大小。

在同一流量下，水头与转速的关系呈平方反比，即当转速提高n倍时，水头减小为原来的1/n²。

水泵水轮机泵工况的压力脉动特性

调查研究157产城水泵水轮机泵工况的压力脉动特性郭旭巍天津市水利勘测设计院，天津300204摘要：随着经济和各行各业的快速发展，为保障国家电网安全、经济运行，电网系统需要一定比例的储能设备来改善各种类型电站的运行条件。

在此背景下，抽水蓄能电站技术作为目前最为成熟的大规模储能技术得到迅猛发展。

水泵水轮机是抽水蓄能电站能量转换的核心部件，其高效、稳定运行对提高能源利用率、保障电网安全运行具有重要意义。

关键词：水泵水轮机；转轮；水轮机；压力脉动为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性，在试验验证的基础上，通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况，尾水管压力脉动主频约为转轮转频的0.36倍；在最优工况和大流量工况下，尾水涡带变为管状，转轮出口压力脉动幅值变小，在转轮叶片表面检测到与尾水管压力脉动主频相同的压力脉动；大流量工况下涡带旋转方向与转轮旋转方向相反，尾水管内压力脉动的最大值出现在弯肘段区域。

1 模型的建立1.1 研究背景水泵水轮机在“S”特性区运行时，容易直接由飞逸工况进入反水泵工况，此时转轮上存在正反方向的转矩，机组结构上将会受到强烈冲击载荷的作用，易造成部件的损坏；此外转轮-流体的相互作用将会引起剧烈的压力脉动和机械振动，进而导致机组运行的困难。

目前，国内外诸多学者针对水泵水轮机“S”特性区流场结构、力特性和压力脉动特性已做了一些研究。

内部流动方面，ChristianWidmer运用数值模拟和试验研究对比分析的方法，发现水泵水轮机活动导叶流道内对流加速作用是导致漩涡流和旋转失速的主要原因。

HasmatuchiVlad通过模型试验，对机组启动过程中“S”特性的内流状况进行了分析，指出“S”形区域的主要诱因是活动导叶后无叶区存在随转轮旋转的亚音速失速流动堵塞了转轮进口，最终产生水力不稳定性和结构振动。

就“S”特性、宏观参数的预测，以及采用预开导叶法（MGV ）改善“S”特性的作用机理等问题做了深入探讨。

水泵水轮机S区流动特性及压力脉动分析

水泵水轮机S区流动特性及压力脉动分析摘要：水泵水轮机运行调度过程中会反复经历偏工况的S特性区，在该特性曲线运行中水轮机系统会出现不稳定，严重时会造成机组损坏。

为研究水泵水轮机S特性曲线下不稳定的形成原因，本文选取水轮机工况、飞逸工况和制动工况三种S特性工况，采用SST 湍流模型对模型水泵水轮机进行全流道定常和非定常数值模拟，发现：水轮机工况向制动工况运行时，流道内部流量减少且流线愈发紊乱，涡分布范围逐渐增加且更加离散，可能造成较大水力损失；压力脉动幅值也逐渐增加，所有区域脉动幅值随偶数倍叶频递减，主频和次频分别为9fn 和18fn，受到动静干涉作用较为明显，转轮区域的低幅值高频脉动可能是S区域不稳定的来源。

关键词：S特性区；涡分布；流动特性；压力脉动Analysis on flow characteristics and pressure pulsation of Punp-turbine S-shaped RegionHugang Gong(Dongyuan Branch of Shenzhen Water Planning and Design Institute Co., Ltd., 410000, Changsha, China)Abstract: The pump-turbine operation and scheduling process will repeatedly experience the S-shaped region of the partial working condition, and the turbine system will be unstable in the operation of this characteristic curve, which will cause unit damage in a serious situation. In order to study the causes of instability under the S characteristic curve of pump-turbine, this paper selects three S characteristic conditions: turbine working condition, flyaway workingcondition and braking working condition, and adopts SST k-ωturbulence model to perform full-flow channel constant and non-constant numerical simulation of the model pump turbine. The pressure pulsation magnitude also increases gradually, and the pulsation magnitude in all regions decreases with even times of leaf frequency, and the primary and secondary frequencies are 9fn and 18fn respectively, which are more obviously affected by dynamic and static interference, and the low amplitude and high frequency pulsation inthe runner region may be the source of instability in the S region.Keywords: S-shaped region; vortex distribution; flow characteristics; pressure pulsation引言抽水蓄能机组既能调峰也能调谷[1]，相较于其他常规水电机组具有响应快，效率高和调节能力强等优点[2]。

原型可逆式水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性的试验研究及分析

国内图书分类号：TK124学校代码：10079 国际图书分类号：621.1 密级：公开硕士学位论文原型可逆式水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性的试验研究及分析硕士研究生：刘涛导师：杜小泽教授张宇宁副教授（副导师）申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理专业：热能工程所在学院：能源动力与机械工程学院答辩日期：2017年3 月授予学位单位：华北电力大学Classified Index:TK124U.D.C: 621.1Thesis for the Master Degree Experimental Study and Analysis of Characteristics of Pressure Fluctuation in Prototype Reversible PumpTurbine in Generating ModeCandidate：Tao LiuSupervisor：Prof. Xiaoze DuA.P．Yuning Zhang (assistant supervisor) Academic Degree Applied for：Master of EngineeringSpeciality：Thermal EngineeringSchool：School of Energy, power and MechanicalEngineeringDate of Defence：March, 2017Degree-Conferring-Institution：North China Electric Power University本学位论文的研究得到以下项目的支持1、国家自然科学基金（编号：51506051）2、清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室2015年度开放基金项目（编号：sklhse-2015-E-01）3、武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金项目 (编号：2014SDG01)4、中央高校基本科研业务费专项资金资助（编号：JB2015RCY04）摘要可逆式水泵水轮机集合了水泵与水轮机两种功能，并广泛应用于抽水蓄能电站。

水轮机工况下水泵水轮机的无叶区压力脉动特性分析

鉢误差线性误差输出信号电源频响范围工作温度
±0.21%
土 0.06%
4〜 20mA 24V/DC DOlOOOHz - l 〇 r~60°C
2017.JV 〇 1
Hale Waihona Puke 大电机技术61
试验采样频率为2k H z ，每个负荷工况下机组稳定后数据采集2m in 。表 3 显示了四个测点的压力脉动相对幅值（ Ap /
Characteristic Analysis of Pressure Fluctuation in the Non-blade Area of a Pump-Turbine under Turbine Condition ZHANG Liang1, LI Jinwei2 (1. Yalong River Hydropower Development Company Ltd., Chengdu 610056, China; 2. Beijing IWHR Corporation, Beijing 100048, China) Abstract: Pressure fluctuation in the non-blade Area of a Pump-Turbine is the maxim pressure fluctuation caused by inner hydraulic facts, and is one of the sources exciting to vibration of unit and powerhouse. In this paper, based on the stability test results of a pumped-storage power station, the change trend of pressure fluctuation mixing amplitude according to unit output is discussed, focused on change rules of frequency division amplitude, one thought to study vibration of unit and powerhouse is presented. Keywords: pump-turbine; pressure fluctuation; non-blade area 机组单机容量 250MW ，总装机容量为 1000MW。水泵〇刖目水轮机的主要参数如下：转轮名义直径 4.641m ，固定导叶和活动导叶均为 2 0 个，转轮叶片9 个，额定转速抽水蓄能技术是电力系统中作为调节手段的一种 333.3r/m in, 额定水头 3 0 5 m , 最大毛水头 3 4 6 m , 最小先进技术，是一种行之有效的蓄能装置，在我国被大毛水头 291m 。力发展[ 1 ] 。近年来，数个已投产运行的抽水蓄能电站机本次稳定性试验布置了压力脉动测点4 个，具体组和厂房出现了比较强烈的振动。经过现场试验分析布置如图 1 所示。蜗壳进口 1 个，位置在 H P 1 ; 无叶发现，无叶区（活动导叶与转轮之间）基本是机组内

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵和水轮机都是一种常见的水力机械，用于将水的动能转化为机械能或电能。

水泵主要用于向上输送水，而水轮机则主要用于将水的动能转化为机械能或电能。

在水泵和水轮机内部，水的流动和水力特性起着至关重要的作用。

本文将从内部流动和水力特性两个方面浅谈水泵和水轮机的工作原理。

1.内部流动水泵内部的流动主要是由叶轮引起的。

当水泵启动时，叶轮会产生一个旋流，将水吸入并向出口方向推送。

高速旋转的叶轮会给水施加压力，使得水能够克服管道阻力向上输送。

水泵内部的旋流和压力变化会使得水的流速和流量发生变化。

在叶轮附近，水的流速和压力会达到最大值，而在出口处则会逐渐减小。

这种内部流动的变化是由叶轮形状和旋转速度决定的，可以通过改变叶轮的结构和旋转速度来调节水泵的性能。

2.水力特性水泵的水力特性主要包括流速特性、扬程特性和效率特性。

流速特性是指水泵在不同流量下的流速变化情况，通常以流速-流量曲线来表示。

扬程特性是指水泵在不同流量下提升水的能力，通常以扬程-流量曲线来表示。

效率特性是指水泵在不同流量下的能量转化效率，通常以效率-流量曲线来表示。

水泵的水力特性直接影响着其在工程实践中的应用。

通过研究水泵的水力特性，可以选择合适的水泵型号和工作点，以满足不同工程需求。

水轮机内部的流动主要是由水轮引起的。

当水流进入水轮机时，水轮会将水的动能转化为机械能或电能。

在水轮机内部，水的流动状态会随着水轮叶片的形状和转速发生变化。

水轮机内部的流动包括进口段、导叶段、转轮段和出口段。

在进口段，水流速度较快，压力较低；在导叶段，水被引导进入转轮；在转轮段，水的动能被转化为机械能或电能；在出口段，水被排出水轮机。

水轮机的水力特性主要包括进口段的压力损失、转轮段的动能转化和出口段的出口压力。

进口段的压力损失主要由导叶引起，可以通过改变导叶的角度和布置来减小压力损失。

转轮段的动能转化效率取决于水轮的设计和转速，可以通过优化水轮的叶片形状和提高转速来提高动能转化效率。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵和水轮机是流体机械的两种重要设备，它们在水利工程、水电工程以及工业生产中起着至关重要的作用。

水泵是一种用来提供给流体能量和使之产生动能的机械设备，而水轮机则是一种将水流的动能转化为机械能的设备。

水泵和水轮机的内部流动及水力特性对于设备的工作效率和安全性具有重要影响，因此对其内部流动和水力特性进行深入研究具有重要意义。

水泵的内部流动主要取决于水泵的结构和工作原理。

一般来说，水泵包括叶轮、泵壳、进出口管道等部件，而叶轮的设计和形状对于水泵的内部流动具有重要影响。

在水泵工作时，叶轮会受到来自汽液两相流的冲击和旋转力的作用，产生旋转的动能将水流向泵壳的出口。

在水泵的内部流动过程中，叶轮和泵壳之间会产生较大的流体动压力和流速，这对水泵的运行效率和工作安全具有重要影响。

研究水泵内部流动的特性和规律，对于提高水泵的工作效率和安全性具有重要意义。

水泵的水力特性包括流量、扬程、效率等重要参数。

流量是水泵单位时间内输送的水量，扬程是水泵输送水的高度，效率是水泵输出功率与输入功率的比值。

这些水力特性参数直接影响着水泵的性能和工作效率。

在水泵内部流动过程中，流体受到叶轮和泵壳的作用，产生一定的动能和压力。

通过调节水泵的结构和工作参数，可以有效地改变水泵的水力特性，提高水泵的工作效率和性能。

研究水泵的水力特性对于提高水泵的性能和工作效率具有重要意义。

在研究水泵和水轮机的内部流动及水力特性过程中，数值模拟和实验研究是两种重要的研究方法。

数值模拟通过建立数学模型，利用计算机对水泵和水轮机的内部流动和水力特性进行模拟和分析。

通过数值模拟，可以有效地研究水泵和水轮机的内部流动规律和水力特性，提高研究效率和研究精度。

实验研究则是通过试验和观测，对水泵和水轮机的内部流动和水力特性进行研究和分析。

通过实验研究，可以直观地观测和测量水泵和水轮机的内部流动和水力特性，验证数值模拟的结果，并提出改进和优化方案。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是用于输送、提升和转换水能的机械设备，其内部流动和水力特性对于其工作效率和性能有着重要影响。

在水泵水轮机运行过程中，水在其内部经过复杂的流动过程，同时水力特性也直接影响着设备的运行效率和稳定性。

深入了解水泵水轮机内部流动和水力特性对于提高设备的性能和效率具有重要意义。

我们来谈谈水泵水轮机内部流动。

水泵水轮机的内部流动可以分为两个部分，即水泵内部和水轮机内部的流动。

在水泵内部，水首先通过进水口进入叶轮，然后在叶轮的作用下，水被加速并压缩，随后通过出水口被输送到目标地点。

这一过程中，水经过了加速、压缩和输送等多个阶段的流动，具有较大的动能和压力能，同时受到叶轮叶片的作用，流动方向和速度会发生明显变化。

水在水泵内部的流动是一个复杂的非定常流动过程，需要考虑液体流体力学和叶轮流体力学等多个因素的影响。

在水轮机内部，水则是通过叶片的作用转换为机械能，并驱动机械设备进行工作。

水在水轮机内部的流动过程相对简单一些，主要是受到水轮机叶片设计和流道形状的影响。

在水轮机内部，水的流动主要是由入口处的静压力驱动，通过导叶、转子和导流罩等部件的作用，水流经过叶片被转换为动能，最终驱动轴进行功率输出。

水在水轮机内部的流动过程主要受到叶片的作用，需要考虑叶片设计、叶片形状和叶片数量等因素对于水流动的影响。

水泵水轮机内部流动的特点是非常复杂的，流体力学原理对于了解和分析这一过程都有着非常重要的意义。

在水泵水轮机内部流动分析中，通常需要考虑以下几个方面的因素：首先是流体动力学特性，包括水的密度、粘度、流速和动压等参数，以及速度分布、压力分布和流线形态等方面的特征。

水在水泵水轮机内部的流动过程中，这些流体力学参数都会对流动状态和能量转换产生重要影响，因此需要对这些参数进行准确的计算和分析。

其次是叶片轮廓设计和叶片性能，包括叶片的形状、叶片的数量、叶片的材料和叶片的受力情况等方面。

叶片是水泵水轮机内部流动的关键部件，其设计和性能直接影响着流体的动态特性和能量转换效率，因此需要对叶片的设计和性能进行深入的研究和分析。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
水泵水轮机是工业生产和农业灌溉中常用的设备，其内部的流动和水力特性对于设备
的正常运行和性能的发挥具有重要的影响。

本文将对水泵水轮机内部流动和水力特性进行
浅谈，以便更好地理解和应用这一设备。

水泵水轮机可以将水的动能转化为机械能，实现水的输送和水能的利用。

在水泵水轮
机内部，水的流动经历了一系列的变化过程，包括进口段、蜗壳、导叶、叶轮、出口段等。

这些部件的设计和结构对于水的流动速度、流向和流量分布等起着重要的作用。

在水泵水轮机的进口段，水的流速相对较慢，主要是通过蜗壳和导叶将水引导到叶轮上。

蜗壳可以减少水的速度和压力损失，使水能够更加平稳地进入叶轮。

导叶可以调节水
的流向和流量，以保证叶轮能够得到均匀的供水。

在叶轮内部，水的流速逐渐加快，水的压力也逐渐增大。

叶轮的主要作用是将水的动
能转化为机械能，使得叶轮能够驱动其他设备的运转。

叶轮的设计和结构决定了其转化效
率和输出功率的大小。

在水泵水轮机的出口段，水的流速和压力进一步增大，将水引出设备并输送到指定位置。

出口段的设计和结构主要考虑了防止水泄漏和能量损失的问题，以确保设备的运行效
果和节能性。

水泵水轮机的水力特性是指设备在不同运行工况下的性能指标，包括效率、扬程、流
量等。

这些特性与设备的结构参数、运行状态和使用环境等有关。

了解和掌握水泵水轮机
的水力特性，可以帮助我们选择合适的设备和调整运行参数，以获得更好的使用效果和经
济效益。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵和水轮机是常见的水动力机械设备，它们的内部流动和水力特性对于其性能和效率至关重要。

本文将会对水泵和水轮机的内部流动及水力特性进行讨论。

水泵是将机械能转化为流体能的装置，主要用于输送液体或增加液体静压的设备。

在水泵的内部，流体经历了一系列的流动过程。

进口流道将静止的液体引入泵内。

接下来，叶轮将旋转的机械能转化为液体的动能，并将液体推向出口流道。

在叶轮的作用下，液体流动产生了一定的压力增益。

水泵的内部流动过程中，主要涉及速度和压力的变化。

进口流道流速较慢，压力较高，而出口流道流速较快，压力较低。

叶轮内部流速较高，压力较低，而在叶轮之间的流道中，流速较慢，压力较高。

这种速度和压力的变化是由于泵内流体的动能转化和与叶轮的作用造成的。

水泵的水力特性是指水泵在不同工况下的性能表现。

主要包括流量-扬程特性曲线、效率-流量特性曲线和功率-流量特性曲线等。

流量-扬程特性曲线描述了不同流量下泵的扬程变化情况，用于确定泵在不同工况下的工作范围。

效率-流量特性曲线描述了不同流量下泵的效率变化情况，用于评估泵的效率。

功率-流量特性曲线描述了不同流量下泵的功率变化情况，用于确定泵的耗能情况。

水轮机是将流体能转化为机械能的装置，主要用于发电或驱动其他机械设备。

水轮机的内部流动过程与水泵有所不同。

在水轮机内部，流体首先经过流道，然后通过叶轮，最后经过排水装置流出。

在流道和叶轮的作用下，流体的动能被转化为叶轮的转动能，从而实现能量转换。

水泵和水轮机的内部流动和水力特性对于其性能和效率具有重要影响。

了解和掌握水泵和水轮机的内部流动及水力特性，对于提高其性能和效率具有重要意义。

通过合理设计和优化，可以改善水泵和水轮机的内部流动和水力特性，提高其工作效率和经济性。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是水利工程中常用的一种流体机械设备，其主要作用是将水转化为机械能或者将机械能转化为水能。

在水泵水轮机的工作过程中，水的内部流动和水力特性是至关重要的，它们直接影响着设备的工作效率和性能。

本文将针对水泵水轮机内部流动和水力特性进行浅谈。

一、水泵水轮机内部流动1. 水泵内部流动水泵是将液体压送至管道或设备的机械设备，其内部主要分为进水段、叶轮、泵壳和出水段。

在水泵内部，液体从进水段进入叶轮，叶轮又称叶片轮，是将机械能转化为水能的关键部件。

液体在叶轮中受到离心力的作用，由低压区域流向高压区域，最终被压送至出水段。

在这个过程中，液体会产生旋转和脉动，形成不同的流动状态，该流动状态对于水泵的性能有着重要影响。

水轮机是将水能转化为机械能的设备，其内部结构主要包括导叶、转子和导水管道。

水流从导叶进入转子，由于导叶的作用，水流的流动方向和速度会发生变化，最终推动转子旋转，使机械能得以输出。

水轮机内部流动的复杂性主要表现在水流的扰动、涡流和湍流，这些流动状态对水轮机的工作效率和输出功率有着显著的影响。

二、水泵水轮机的水力特性水泵的水力特性主要包括扬程、流量和效率。

扬程是水泵能够提供的最大扬程高度，是衡量水泵性能的重要指标。

流量则是水泵单位时间内能够输送的水量，是另一个衡量水泵性能的重要指标。

效率则是衡量水泵能量转化效率的指标，它表征了水泵在输送水力能量过程中的损失情况。

不同类型的水泵在工作过程中，其水力特性也有所不同，需要根据具体应用场景来选择合适的水泵类型。

水泵水轮机的内部流动状态和水力特性是密切相关的，它们之间存在着相互影响和制约关系。

水泵水轮机内部的流动状态对其水力特性有着直接的影响。

在水泵内部，流动状态的稳定性和液体的脉动程度会影响水泵的扬程和效率，当流动状态不稳定或者有较大的脉动时，水泵的性能会受到影响。

在水轮机内部，流动状态的湍流程度和涡流的存在会影响水轮机的头和效率，当湍流程度较大或者存在较大的涡流时，水轮机的性能也会受到影响。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性1. 引言1.1 水泵水轮机的概念水泵水轮机是一种将液态或气态流体的动能转换成机械能的设备，广泛应用于工业生产和生活中。

水泵水轮机通过叶轮的旋转来输送流体或驱动发电机转动，是水利工程和能源领域的重要设备。

水泵水轮机的概念可以追溯到古代，古埃及人利用简单的水车来灌溉土地。

随着工业革命的发展，水泵水轮机逐渐演变成现代化的设备，可实现高效输送流体和发电。

现代水泵水轮机通常包括水泵和水轮机两部分。

水泵负责将流体从低压区域输送至高压区域，水轮机则利用流体动能驱动发电机发电。

水泵水轮机在供水、排水、发电等方面发挥着不可替代的作用。

水泵水轮机的设计和运行效率直接受内部流动及水力特性影响。

研究水泵水轮机内部流动及水力特性对于提高设备效率、减少能源消耗具有重要意义。

接下来将详细探讨水泵水轮机内部流动及水力特性的影响因素、研究方法以及优化技术。

【内容结束】.1.2 内部流动及水力特性的重要性内部流动及水力特性在水泵水轮机中起着至关重要的作用。

内部流动指的是在水泵水轮机内部传递水流的情况，其流动状态直接影响着设备的性能和效率。

水力特性则是指水在水泵水轮机内的特定工况下的流动特性，包括压力、速度、流量等参数。

了解和研究水泵水轮机内部流动及水力特性，不仅可以提高设备的工作效率和性能，还可以减少能源消耗，降低成本，延长设备的使用寿命。

通过深入研究水泵水轮机内部流动及水力特性，可以掌握设备的工作机理，为设备的设计、制造和运行提供科学依据。

关注和研究水泵水轮机内部流动及水力特性具有重要的理论意义和实践价值，对于提高水泵水轮机的性能和可靠性具有积极的促进作用。

2. 正文2.1 水泵水轮机的工作原理水泵水轮机是一种将水能转换为机械能或电能的设备，通常被用于水力发电或水资源利用。

其工作原理主要包括两部分：水泵和水轮机。

水泵的作用是将水由低水头处抽送至高水头处，通常通过机械叶轮的旋转来增加水的动能，从而提高水的流速和水压。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是以水为工质，利用水的能量转化为机械能的一种装置。

其内部流动和水力特性是评价其性能的重要指标。

本文将就此介绍水泵水轮机的内部流动及水力特性。

水泵水轮机内部流动主要分为进口、叶轮和出口三个区域。

其中，进口区主要包括进口管道和进口流道，其作用是将水引入水泵水轮机内部；叶轮区是整个水泵水轮机的核心部分，包括静叶和动叶两部分，其作用是将水的动能转化为机械能；出口区主要包括出口流道和出口管道，其作用是将经过叶轮转动后的水流出水泵水轮机。

在进口流道中，水流经过的是较长而细小的管道，形成弯曲和扩张等几何形状。

由于水的黏性和惯性，水在进口流道内部会产生旋涡和湍流，这些湍流会对叶轮的进水造成影响。

因此，水泵水轮机的进口流道应该尽可能保持直线，并避免出现锐角和附加阻力。

在叶轮区，当水进入静叶时，压力增加，速度减小；叶片会产生对水的弯曲和导向作用，水流的流向发生了改变，并随着叶片的某种方式排出。

在叶片的作用下，水分别与叶片表面相互作用，叶片表面相互间隔保持一定的距离，水流过叶片时会产生一定的涡流，叶轮内部也会形成一定的水流运动，此时整个叶轮内部流动状态是相对复杂的。

叶轮转动时，水的速度会随之不断增加，而叶片上的压力则会不断降低，形成一个从一侧到另一侧的流线。

随着叶轮原地转动，进水口偏心位置不断变化，导致渐进式蜗壳（即进水口不断变化的蜗壳）对水流产生强烈的扰动。

在出口流道中，由于叶轮产生了转动，水在流道中速度和压力随之变化，此时会出现类似进口流道中一样的旋涡和湍流现象。

水泵水轮机的水力特性是指在不同进口流量和叶轮转速条件下，其出口流量、扬程和效率等参数的变化关系。

水泵水轮机的水力特性对于其性能评估和优化设计具有重要意义。

水泵水轮机的水力特性主要受到进口流量、叶轮转速、叶轮的几何形状和材料性质等多种因素的影响。

其中，进口流量是最主要的影响因素之一，一般可以通过增加进口流量来提高水泵水轮机的出口流量和效率；叶轮转速也是水泵水轮机性能的关键参数之一，过高或过低的叶轮转速都会导致性能下降或损坏；叶轮几何形状和材料性质则直接影响叶轮的承载能力和耐久性，进而影响水泵水轮机的整体性能。