低比速水轮机转轮副叶片对水力性能的影响
2023年流体机械基础题库
是非、选择、填空30，画图5，论述5，计算10《流体机械基础》题库一、是非判断：1． 根据能量传递旳方向不一样，可以将流体机械分为容积式和叶片式流体机械。
（ ）2．反击式水力机械旳叶轮中，流体旳压力发生变化而流体旳速度不变。
（ ）3．冲击式流体机械旳叶轮中，流体旳压力是不变旳，流体与叶片互换旳能量中只有动能。
( )4.对于两个不相似旳水轮机，在某些工况单位参数也许相等，但不是相似工况。
5.对于流体机械，特性点旳单位参数（ ），不仅依赖于流体机械旳形状，并且依赖于流体机械旳绝对尺寸。
6.应用雷诺数准则时，是以粘性为重要考虑原因。
7.应用欧拉数准则时，是以重力为重要考虑原因。
8.应用斯托努哈数准则时，是以非定常为重要考虑原因。
9.应用佛努德数准则时，是以压力为重要考虑原因。
10. 相似工况下流体机械效率相等，对所有几何相似流体机械，其最优工况点旳单位参数也许不一样。
11. 对两个相似旳水轮机，若工况相似，则满足水头系数相等，而流量系数也许不一样。
12.在我国，计算水轮机、泵、通风机旳比转速都用最长处旳工况参数。
13.在水轮机旳各项损失中，容积损失和机械损失比较小，因此，在原型和模型旳换算中，以水力效率换算为主。
1111,n Q14、泥沙磨损旳破坏形态为海绵状针孔、蜂窝状透孔及穿洞。
15、汽蚀破坏旳发生部位只发生在叶片旳背面，在叶片正面不也许发生。
16、空化比转速C标志泵旳空化性能旳好坏，在相似旳流量和转速时，C越小，泵旳抗空化性能越好。
17、立轴轴流转浆式水轮机和立轴混流式水轮机旳安装高度是下游水位至导水叶水平中心线处，而立轴斜流式水轮机旳安装高度是下游水位至导叶底环水平位置处。
18、空化和空蚀是一种在液体中发生旳现象，在固体或气体中都不会发生。
19、在水力机械中，空化是一种非常有害旳现象。
空泡旳产生和发展，变化了流道内旳速度分布，会导致效率下降，水轮机旳功率减少、泵旳扬程减少，引起机器旳振动。
空化发展到一定旳程度时，可使水力机械完全不能正常工作。
叶片形状对能量回收水力透平性能的影响
Ｅｆｅ ｔｏ ａ ｅ ｐ ｏ ｌ ｎ ｈｙ ｒ ｕ ｉ ｎ ｒ ｙ ｒ ｃ ｖ ｒ ｆｃ ｆｖ ｎ ｒ ｆ ｅ ｏ ｄ ａ ｌ ｅ ｅ ｇ ｅ ｏ ｅ ｙ ｉ ｃ ｔ ｂ ｎ ｓｐ ｒｏ ｍ ａ ｃ ｕｒ ｉ ｅ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ
Ｊ ｎ ｕ，Ｗａ ｇ Ｘｉｏ ｕ ｕｈ ｎ ａｈ ｉ
卵 ｒ ， 于设 计 流量 时有 ＞ ＞Ｈ ，／ ／＞ｒ ； 透 平轮 其他 基 本 尺 寸不 变 的情 况 下 ， ＞ ／ 大 Ｈｌ ３ｒ ＞ｒ ／ 在 ２ １ 存 在 最优 的叶 片进 口角及 包角组合 ； 平轮 靠近 叶 片进 口处压 力 面附近 有轴 向漩 涡存在 ； 同流 量 透 相
性能 的影 响 ， 到 在 叶轮 基 本 尺 寸相 同 的情 况 下 得
对 叶片 进行 造 型设 计 时 ， 在 最佳 的 叶片包 角 ． 贤 存 吴
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｎ ｒｙ ａ ｄＰ ｗ ｒＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｌ ｎ ｈ ｕ ａ ｓ ３ ０ ０ ｈ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｅｇ ｎ ｏ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ， ａ ｚｏ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｅ ｈ ｏ ｙ ａ ｚ ｏ ，Ｇ ｎ ｕ７ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ｏＥ ｎ ｅ ｉ ｏ
ｗｒ ｐ ａ ｇｅ ａ ｎ ｌ 收 稿 日期 ： ０ １ ３—１ ２ １ —０ ４ 基金项 目：“ 十一五” 国家科技支撑计划项 目（ ０ ８ Ａ ３ Ｂ ０ ； ２ ０ Ｂ Ｆ ４ １ ） 浙江省科技计划项 目（０ ９ ３ １５ ２ ０ Ｃ ｌ４ ） 作 者 简 介 ：杨 军 虎 （ ９ ２ ） 男 ， 西蒲 城 人 ， 授 （ｚａ ｇ ＠ ｌｔｃ ） 主 要 从 事 流 体 机 械 力 学 特性 及 设 计 理 论 研 究 ． １６ ， 陕 教 １ ｎｊ ｕ．ｎ ， ｙ ｈ 王 晓 晖 （ ９６ ）， ， １８ 男 甘肃 清 水 人 ， 士 研 究 生 （ ａ ｇｉ ｈｉ７ ８ １ ３ ＣＨ） 主 要 从 事 流 体 机 械 力 学 特性 及 设 计 理 论 研 究 硕 ｗ ｎｘａ ｕ５ １＠ ６ ．ＯＩ ， ｏ
带副叶片的混流式水轮机转轮流场的计算
二、 计算 数学 模 型
对水 轮机 内部流动 进行数 值计算 ， 设 水流 是 非粘 性 的不 可 压定 常 流 。取 与转 轮一 假
起旋 转 的正 交 曲线坐 标 ， 图 １ 其 中 口 ＝ｃｎｔ 通过 转轮 轴线 的平 面 ，： ｏｓ是 ｓ 如 ， ｏｓ是 ｑ ＝ｃｎｔ
＝；Ⅳ＝ １ ：
＝ （） ｈ１ ｑ．巩＝ 毒
式 中 ｈ 为 所取基 准点处 的半径 ， （ ） ｒ Ｏ 为所取基 准点 处的 流层 厚度 ， ｈ为流层 的相 对 厚度 。
Ｓ 流面基本 方程 的连续 方程 和运动无 旋方 程表 述如下 ：
杀（ １５（ ＝ Ｊ ）￣Ｈ ｏ － ） ｑ
和 ｑ， 映射平 面上 的连续方 程和无 旋方 程 ： 得
杀 ０ ∽ ｌ
（ １ ）
把沿 回转 面的流 动保角 映射 为沿 ｘ—Ｙ平 面 的流 动 ， 分别 对应 于正 交 曲线 坐标 轴 口 ，
妻：。 ３ ｝ 一ｘ。 ｏ Ｉ
引入流 函数 ， 得映射 平 面上 的流 函数 方程 ：
维普资讯
贺 立 明萼 ： 副 叶 片 的混 流式 承 轮 机 转 轮 流 场 的 计 算 带
１３ ６
Ａ５ ５ ７转轮 （ 验转 轮 ） 试 计算 ， 与试验 数据进 行 比较 ， 并 二者 比较吻合 。
本文 的主要 工作 在于 ： 用 在半 叶片头部作 割线 的方 法将多 连域化 为 单连域 ， 采 推导 出 多 连域的积 分方 程公式 ， 并采 用 Ｇｕｓ 分法进 行离 散 求解 。 同传 统的有 限元 法相 比， ａｓ积 该
水轮机叶片制造技术发展综述
水轮机叶片制造技术发展综述摘要:水轮机转轮是水轮机的心脏,承受着长时间强烈的动载荷作用,是传递能量的主要部件,叶片的形状复杂,扭转程度大,翼型是三维空间不可展曲面,且进出水边厚度变化大,制造十分困难。
本文主要介绍了几种水轮机叶片制造技术,并对水轮机叶片制造技术进行了展望。
关键词:水轮机叶片铲磨数控加工3D打印水轮机转轮及其叶片制造技术,是对水轮机制造商制造水平及竞争能力的核心技术的集中反映,因此,受到水电行业的普遍关注和高度重视[1]。
作为水轮机的核心部件,转轮是由具有回转特征的零件和具有雕塑曲面特征的叶片组成［2］。
水轮机叶片的制造质量和水力性能对水轮机的稳定指标和能量能产生最直接的影响［3］。
叶片铸件呈空间扭曲状,形状复杂,壁厚不均匀,在对其进行热加工时会产生相变应力和热应力并不断积聚从而导致叶片产生变形,对叶片的尺寸和形状会产生很大的影响[4],大型水轮机叶片的制造过程涉及到几十道工序,主要包括:工艺设计、模型制作、造型、合金冶炼、毛坯清理、热处理、型线检测、加工成型等［5］。
1 叶片概述1.1 转轮结构转轮结构分为三种:整体铸焊结构,上冠、下环、叶片焊为一体的,这种制造工艺的优点是制作简单,缺点是叶片型线精度低,铲磨检测比较困难,受铸造车间吊车起吊能力的限制,转轮质量不能太大,目前已较少采用。
上下分半结构,其制作工艺为:上冠连同上半段叶片整铸,下环和下半段叶片分别铸造,两部分在厂内组焊退火、铲磨加工,之后再运往工地进行组焊,组合成一体,在工地不再退火。
上下分半结构工艺性差,目前已基本淘汰。
左右分瓣的铸焊结构,为方便铁路运输。
当转轮直径大于5.5 m时,因受运输条件或铸造能力的限制,有必要把转轮分半制作,运到现场再组合成整体。
转轮各部分的组合连接方式不相同,其组合方法也不相同,我国主要采用上冠螺栓连接、下环焊接结构,在上冠连接处有定位销。
1.2 叶片材料水轮机叶片有特殊的工作环境,因此对叶片材料要求比较高,在叶片材料的选用上,早期一般采用的是碳钢、合金钢。
轴流式水轮机转轮叶片参数与性能的关系研究
原则及方法。
Ｒｅｅ ｒ ｈＯｌ ｌｔ ｎ ｏ ａ ｅＰ ｒ ｍｅｅ ｎ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＫａ ｌｎ Ｒｕ ｎ ｒ ｓａ ｃ ｌＲｅａｉ ｆＢｌｄ ａ ａ ｔｒａ ｄ Ｐｅｆ ｒ ｎ ｅｏ ｐａ ｎ ｅ ｏ
Ｔａ ｅ ｇｈ ｉｎ Ｆ ｎ ｓ ｅ
（ｈａｘ Ｐ ｌｅｈ ｉ Ｉｓｔｔ Ｘ ａｙｎ ｈａ ｘ ７ ０ ） Ｓ ａｎｉ ｏ ｔ ｎｃ ｎｔｕｅ ｉｎａ ｇ ａｎ ｉ ０ ０ ｙｃ ｉ 。 Ｓ １ ２
ａ ａｙｅ ｈ ｅａｉｎ ｏ ｍｏ ｇｒｎ ｅ ｅｆｒ ａ ｃ ｎ ｈ ｐ ｆｏ ｔ ｔｅ ｇ ｎ ｎｅ ｄ ｅｏ ｎ ｅ ｌｄ ， ｏ ｉｏ ｆ ｎ ｌｚ ｓｔｅｒｌｔ ｆ ｏ ａ ｎ ｎ ｒｐ ｒ ｍ ｎ ｅａ ｄｓ ａ ｅｏ ｕｌ ｄ ｅａ ｄｉｌｔ ｇ ｆｒ ｎ ｒ ａ ｅ ｐ ｓｔ ｎｏ ｕ ｏ ｅ ｅ ｕ ｂ ｉ ｂａ ｅ ｓａ ｋ ｄｓｒ ｕｉｎｏ ｌｄ ａｔ ｅｄ ｎ ｉ ｌｎ ｈ ａ ｉｓ ａ ｄ ｐｏ ｏ ｅ ｈ ｅｅ ｔ ｎｐｉｃｐｅ ｎ ｔｏ ｆ ｌｄ ｈ ｎ ， ｉ ｉ ｔ ｆ ａ ｅ ｌｔｃ ｅ ｓ ｙａｏ ｇｔｅｒｄｕ ， ｎ ｒｐ ｓ ｓｔｅｓｌｃｉ ｒｎ ｉｌｓａ ｄ ｍｅｈ ｄ ｏ ｔｂ ｏ ｂ ｉ ｔ ｏ ｔｅ ｅｐ ｒｍｅｅｓｉ ｈ ｌｌｒ ｅｉｎ ｈ ｓ ａａ ｔｒ ｎｔｅ１ ｆ ｓｇ ． Ｍｆ ｅ ｄ
《流体机械理》思考题
《流体机械原理》思考题1.绘制水轮机的分类图表2.绘制水泵的分类图表3.水轮机的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？作用原理是什么？有哪些主要的形式？P30 P57（原理）(与ppt对照看)答：水轮机的主要过流部件有：引水室，导水机构，转轮，尾水管。
①引水室的作用是将水流按所需要的速度（大小和方向）引入转轮。
其原理是引水室内速度矩保持不变。
主要形式：开式引水室，闭式引水室。
②导水机构作用是控制和调节水轮机的流量，以改变水轮机的功率，适应负荷的变化；在非蜗壳式引水室中，导水机构还用来改变水流方向，以适应转轮需要。
其原理是导叶转动，改变了水流的方向及过水断面的大小，从而改变流量大小。
主要形式：径向导水机构（圆柱式），斜向或圆锥式导水机构，轴向或圆盘式导水机构。
③ 转轮作用是改变水流方向并产生能量。
其原理是水流对转轮叶片做功，使水的动能和压力能转换为转轮机械能。
主要形式：混流式，斜流式，轴流式（定桨式和转桨式）。
④ 尾水管作用是将离开转轮的水引导至下游并利用转轮出口水流的部分能量。
原理是能量守恒（伯努利方程）原理。
主要形式：直锥式，弯管，肘形。
4. 水泵的主要过流部件有哪些？各部分的主要作用是什么？作用原理是什么？有哪些主要的形式？P32 P62（原理）（与ppt 对照看）答：水泵的主要过流部件有：吸水室，叶轮，压水室（扩压元件）。
① 吸水室作用是按要求的速度和方向将流体引入叶轮。
其原理是吸水室中速度矩不变和连续性原理。
主要形式：直锥管形（包括喇叭形），弯管形，半螺旋形，环形。
② 叶轮的作用是改变流体流动方向并对流体做功。
其原理是功能转换原理。
主要形式：离心式，混流式，斜流式，轴流式。
③ 压水室的作用是将从叶轮流出的流体收集起来并送往下一级或管道中，同时将其部分速度能转换成压力能以进一步提高压力。
原理是连续性定理和动量矩守恒定理。
主要形式：蜗壳，环形吸出室，叶片式扩压器（径向导叶），无叶扩压器，组合式，空间导叶，轴向导叶。
混流式水轮机水力优化设计与研究
混流式水轮机水力优化设计与研究水力资源作为可再生能源之一,具有相对低廉的开发成本,开展相关水力机械的研究意义重大。
我国水力资源储量丰富,但泥沙河流众多,大部分水电站均受到泥沙磨损的困扰,并且现运行多数水轮机是在清水水质下所设计研发。
而实际运行中由于工作水质的改变,水轮机偏离设计工况,造成水轮机转轮叶片表面可能同时遭受空蚀和沙粒磨损的联合作用,从而导致水轮机运行稳定性和寿命受到严重威胁。
本文应某水电站高水头、高转速和高泥沙的设计工况及要求,进行了水轮机的选型、各通流部件结构的设计。
然后基于流体动力学理论,采用计算流体动力学(CFD)模拟仿真软件CFX开展了水轮机结构的优化及其内部固-液两相流动的研究。
主要开展工作如下:(1)根据水电站所给定的水头H、流量Q、出力P和含沙量等原始设计参数及其它相关要求,完成了水轮机型号的选取和各通流部件(蜗壳、座环及活动导叶、转轮和尾水管)主要结构尺寸的确定,并以此建立了蜗壳、座环及活动导叶、转轮和尾水管的三维水体计算模型。
(2)介绍了计算流体力学的基本概念和相关控制方程,以及目前工程实际中常使用的一些湍流模型理论和固-液两相流模型理论,并根据水电站实际工况要求,完成了对湍流模型以及两相流模型的选取。
然后,利用CFX软件完成了对计算方法和计算域边界条件的设置。
(3)基于数值模拟方法,采用ANSYS CFX软件对设计工况下水轮机进行了全流道固-液两相流数值模拟计算,完成了水轮机内部流动水力损失计算和其它各项水力性能评估。
然后依据模拟计算所得到的水轮机整体水力效率、转轮叶片正背面压力分布情况和全流道固-液两相流场流动特性分析结果,对转轮叶片各主要结构参数(入水边安放角、出水边安放角和厚度)进行了改型优化设计,同时研究了各主要结构参数对水轮机整体水力性能的影响。
(4)依据水电站实际运行情况,选取了三种典型的非设计工况点。
然后采用数值分析的方法,对所选取各工况点下水轮机优化模型分别进行了全流道固-液两相流数值模拟计算。
毕业设计(论文)—水轮机导水控制装置结构设计及加工工艺
兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目水轮机导水控制装置结构设计及加工工艺系别机械工程系专业机械制造及自动化班级机制09-2班姓名寇文辉学号 200903103105指导教师（职称）马淑霞水轮机是当今社会水力发电必不可少的发电设备，然而它的控制系统对于不同的水轮机有着不同的控制类型，水轮机导水机构的控制的研究也是一大研究课题。
在本次设计中，主要研究水轮机导水系统的控制，此次用的事机械控制系统，有调速轴的转动，将力量传递给摇臂和连杆来控制水轮机的转动，来控制导叶的打开和关闭来实现水轮机的导水控制。
在本次设计中，不仅设计了水轮机导水控制系统，而且画了大量的零件图和装配图，以及几种零件的加工工艺过程。
通过这次的毕业设计为以后工作打下了结实基础。
关键词：水轮机；控制系统：导水控制Essential in today's society hydroelectric turbine power generation equipment, but its control system for different turbine types have different control, control of turbine guide apparatus of the research is a major research topic.In this design, the main research turbine guide water system control, the control system with mechanical things, there is the shaft rotation speed, the power delivered to the rocker arm and the connecting rod to control the rotation of the turbine, guide vane control the opening and closing to achieve control of the turbine's hydraulic conductivity.In this design, not only designed the turbine control system, hydraulic conductivity, and drew a large number of parts and assembly drawings, and several parts of the machining process. Through this work after graduation designed to lay a solid foundation.Key words：hydroelectric；control system；turbine's hydraulic conductivity目录1 水轮机的基础知识 (5)1.1水轮机的简介 (5)1.2水轮机导水机构作用及几何参数 (5)1.3水轮机的工作原理 (8)1.3.1发电机原理 (8)1.3.2水轮发电机基本工作原理 (8)1.4水轮机的分类 (10)1.5水轮机的主要参数 (12)2 水轮机导水机构方案设计及核算 (13)2.1水轮机导水控制部分的主要参数 (13)3 机械装配图的设计和绘制 (25)3.1机械装配图的设计概念 (25)3.2画正式装配图注意的事项 (25)3.3装配草图的设计和绘制 (28)3.4装配工作图的设计和总成设计 (31)3.5装配图的分析和说明 (32)4零件工作图的设计和绘制 (35)4.1零件工作图设计概述 (35)4.2 零件工作图设计概述 (36)4.3轴类零件工作图的设计和绘制 (37)4.4箱体(铸造)工作图的设计和绘制 (38)4.5 零件工作图设计概述 (40)4.6零件图的作用和分析 (41)5 零件的工艺规程 (47)5.1 工艺规程 (47)5.2机械加工工艺规程 (49)5.3 零件的机械加工工艺分析 (50)5.3.1机械加工工艺规程的制订原则 (50)5.3.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 (50)5.4 轴类零件的加工工艺制订 (51)5.5 箱体类零件的加工工艺 (54)5.6拨动杆零件机械加工工艺规程 (57)5.7零件的加工工艺过程 (58)结论 (62)致谢 (63)参考文献 (64)1 水轮机的基础知识1．1 水轮机的简介：水轮机:水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
分流叶片几何参数对低比转速离心泵水力性能的影响
分流叶片几何参数对低比转速离心泵水力性能的影响低比转速离心泵的显著特点是流量小、扬程高,被广泛应用于与流体相关的各个领域中,它的结构特点是流道狭长且窄,出口宽度小,造成水力损失较大,圆盘摩擦损失较为严重,导致其运行效率偏低,甚至会使机组产生振动和噪声,内部流动不稳定。
如何提高低比转速离心泵的各项性能,已经成为了一个不可忽视的问题。
本文以某低比转速离心泵为研究对象,比转速n<sub>s</sub>=32,叶片数为6。
第一部分,在小流量工况下,针对SST k-ω湍流模型计算离心泵外特性结果误差较大的问题,通过改变模型参数β*、β<sub>1</sub>、A<sub>1</sub>、β<sub>2</sub>的取值,分析4个参数的取值对离心泵外特性计算的影响程度;第二部分,采用分流叶片设计法,主要研究分流叶片几何参数对离心泵性能的影响,首先,确定叶轮的叶片数,分别有3+3、4+4、5+5（长叶片数+分流叶片数）三种方案,计算三种方案离心泵的外特性,对比计算结果,最终确定叶片数为5+5;分析分流叶片进口直径D<sub>in</sub>、分流叶片出口厚度L<sub>out</sub>及位置调节系数K<sub>i</sub>三个不同参数对离心泵内部流动特性的影响;最后,对原型泵和优选离心泵分别进行定常与非定常计算。
主要研究内容及结论如下:（1）在小流量工况下,选用SST k-ω湍流模型计算离心泵的外特性,结果表明,计算结果与测试结果有较大误差。
因此,通过调整模型参数β*、β<sub>1</sub>、A<sub>1</sub>、β<sub>2</sub>的取值,缩小计算结果与测试结果之间的误差,结合正交试验设计法和控制变量法设计不同参数方案;计算结果表明,参数A<sub>1</sub>对离心泵扬程的计算影响最大,并且当A<sub>1</sub>取初始值的1.5倍时,计算结果与试验结果更接近;参数β<sub>1</sub>对离心泵扬程及效率的计算影响较大,当β<sub>1</sub>取初始值的2倍时,计算结果与试验结果更接近;参数β<sub>2</sub>、β*对离心泵扬程和效率的计算影响最小。
水轮机智慧树知到课后章节答案2023年下三峡大学
水轮机智慧树知到课后章节答案2023年下三峡大学三峡大学第一章测试1.以下说法错误的是（）。
答案:引水式电站适用于流量较大的山区性河段。
2.水流径向流入、轴向流出转轮的是（）。
答案:混流式3.抽水蓄能电站使用的水轮机能够（）。
答案:利用剩余电能抽水;将水能转换为电能4.水斗式水轮机使用折向器可降低水击压力。
（）答案:对5.水斗式水轮机使用导叶来调节流量。
（）答案:错6.在同样水头与出力条件下,冲击式水轮机的尺寸比混流式大。
（）答案:对7.一般情况下轴流式水轮机的叶片数比混流式少。
（）答案:对8.斜流式水轮机应用水头较低，常用于潮汐电站。
（）答案:错9.水头变幅较大的低水头水电站应选择混流式水轮机。
（）答案:错10.三峡水电站是坝后式电站。
（）答案:对第二章测试1.水轮机正常运行时，正确的是（）。
答案:转轮的作用是控制出口水流速度矩的大小2.水轮机中水流的轴面分量（）相对速度的轴面分量。
答案:等于3.轴流式转轮流面近似为( )面。
答案:圆柱4.反击型水轮机最优工况的理论条件为（）。
答案:出口为法向;进口无撞击5.水轮机基本方程式都给出了水轮机有效水头与转轮进出口水流运动参数之间的关系。
（）对6.上冠下环对水流的压力，对水轮机主轴而言是对称的，合力与主轴平行，故不产生力矩。
（）答案:对7.由于水流在水斗中转弯非常急剧而且扩散在很大的表面上，因而形成了较大的摩擦损失。
（）答案:对8.水斗式水轮机没有尾水管，转轮装在下游水面以上，这样转轮出口的动能和从射流中心到下游水面之间的水头都不能杯有效利用，因而出现较大的水头损失。
（）答案:对9.因为分水刃不可能做的很薄，否则容易损坏。
所以水流的方向在进口处发生急剧的变化，产生了撞击损失。
（）答案:对10.水轮机基本方程式说明水流在转轮中进行能量交换是由转轮进出口速度矩的改变来实现的。
（）对第三章测试1.两台水轮机运动相似，表示（）。
答案:过流通道的对应点的速度方向相同，大小对应成比例2.水轮机满足粘性力相似，则（）为常数。
导叶对双流道水力透平机性能的影响
甘肃农业大学学
报
第 ４７卷
双 月 刊
第 ２ １ ７ ５ 期 ４ ～１ １
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＩ ） （Ｆ ＧＡＮＳ ＡＧＲＩ Ｕ ＣＵＩＴＵＲＡＬ ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＶＥ Ｉ
导 叶对 双 流 道 水 力 透 平 机 性 能 的影 响
蒋 敦 军 杨 新 星 杨 小 珍。 ， ，
ＪＡＮＧ Ｄｕ － ｎ 。 Ｉ ｎｊ ＹＡＮＧ Ｘｉ－ｉｇ ， ｕ ｎｘｎ 。 ＹＡＮＧ Ｘｉ —ｈ ｎ ａ ｚｅ。 ｏ
（ ． ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ＡＮＹ ｕ ｏ ｔ ｅ Ｌｉ ｉ ｇ Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ ．， ｄ Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４ ６ ０， ｉａ １ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＳ ｔ Ａ ｔ ｍｏ ｉ ｆ ｎ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｃｏ Ｌｔ ， ａ ｇ ｈ ０ ０ Ｃｈ ｎ ； ｖ ｔ １ ２ Ｃｏ ｌｇ ｆＦｏ ｅｇ ｎ ｕ ｇ ｓ Ｈｕ ａ ｒｃ ｌｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４ ０ ２ ， ｉ ａ ． ｌ ｅ ｏ ｒ ｉｎ Ｌａ ｇ ａ ｅ ， ｎ ｎ Ａｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌ ｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ， ａ ｇ ｈ １ １ ８ Ｃｈ ｎ ；
３ Ｌ ｎ ｈ ｉ ｉｓ ｉｉｏＭ ｉｄ ｅＳ ｈ ｏ ｆＨｕ ａ ， ｈ ｏ ａ ｇ４ ２ ０ ， ｉａ ． ｏ ｇ ｕ ｎ ｈｑａ ｄ ｌ ｃ ｏ ｌ ｎ ｎ Ｓ ａ ｙ ｎ ２ ２ ８ Ｃｈｎ ） Ｊ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｙ ｅ ｏ ｏ ｉｏ ｔ ｌｄ ｕ ｌ — ｈ ｎ ｅ ｉ ｅ ｌ ｗ ｙ ｒ ｕ ｉ ｕ ｂ ｎ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｅ ｒｎ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｐ ｆｈ ｒｚ ｎ ａ ｏ ｂ ｅ ｃ ａ ｎ ｌ ｘ ｄ ｆｏ ｈ ｄ ａ ｌ ｔ ｒ ｉ ｅ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ｒ ｆ ｒ ｉ ｇ ｔ ｍ ｃ ｔ ｅ ｌ ｗ ｐ ｃｆｃ ｓ ｅ ｄ ｆ ａ ｃ ｓ ｔ ｒ ｉ ｅ ｂ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｏ ｂ ｅ ｓ ｃ ｉｎ ｐ ｍ ｐ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｗｅ ｉ — ｈ ｏ ｓ ｅ ｉ ｐ ｅ ｒ ｎ ｉ ｕ ｂ ｎ ｌ ｄ ｅ ｉ ｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ａ ｄ ｄ ｕ ｌ— ｕ ｔ ｕ ｔ ｕ ｔ ｒ ， ｎ ｎ ｉ ｏ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｈ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍ ｓ ｏ ｈ ｕ ｄ ｎ ｅ ｉｅ ｗｉｈ ｄ ｆｅ ｅ ｔｇ ｉ ｅｖ ｎ ｓ ａ ｄ ｅ ａ ｕ ｔ ｄ ｔ ｅｐ ｒｏ ｍ ｅ ｔ ｔ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｒ ｇ ａ ｆｔ ｅ ｇ ｉ ｉ ｇ ｄ ｖ ｃ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｕ ｄ ａ ｅ ， ｎ ｖ ｌ ａ ｅ ｈ ｅ ｆ ｒ ｇ ａ ｃ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｕ ｂ ｎ ｒ ｍ ｈ ｕ ｌ ａ ｉ ｅ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ａ ｉ ｅ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｉ ｗａ ｏ ｏ ｄ ｎ ｅ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｔ ｒ ｉ ｅ ｆ ｏ ｔ ｅ ｑ ａ ｉ ｔｖ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔｖ ． ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ，ｔ ｃ ｔ ｔ ｓｎ ｔｇ ｏ ｆ ｒ ｗａ ｅ ｌ ｗ ｖ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ａ ｅ ｗｉｈ ｔ ｉｋ ｈ ａ ａ ｄ ｉ ｈ ｉ ｅ ｓｏ ｏ ｐ ｎ ｎ ｓａ ｄ ｇ ｉ ｉ ｇ ｏ ｔ ｒ ｆｏ ｂ ｓｎ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌ ｎ ｔ ｈ ｃ ｅ ｄ， ｎ ｔ ｅｄ ｖ ｒ ｉ ｎ ｃ ｍ ｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ｄ ｎ ｖ ｎ ｄ ｖ ｃ ｔ ｎ ｒ ｙ ｌ ｓ ｅ ｉ ｕ ｌ ｂ ｔ ｔ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｕ ｂ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｅ ｃ ｒ ａ ｕ ｅ ｇ ｉ ｅ ｖ ｎ ｈ ｃ ｅ ｉｅ ｗｉ ｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｓ ｒｏ ｓ ｙ， ｕ ｈ ｙ ｒ ｕ ｉ ｔ ｒ ｉ ｅ ｗｉ ｔ ｅ ｎ ｇ ｔｖ ｕ ｖ ｔ ｒ ｕ ｄ ａ ｅ ｗ ｉ ｈ ｈ ｃ ｈ ｈ ａ ｒ ｗｎ ｒ ｐ ｉｉ ｇ ｗｉｈ ｏ ｔｍａ ｆｉｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｔ ｅｆｏ ｆ ｌ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｗａ ａ ｉｆ ｃ ｏ ｙ ｏ ｈ ｕ ｆ ｃ ｓ ｅ ｄ ｄ ａ ｅ ａ ｒｎ ｔ ｐ ｉ ｌ ｆｃｅ ｃ ｎ ｈ ｌ ｗ－ ｉ ｄ ｄ ｓ ｒｂ ｔｏ ｓ ｓ ｔ ａ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｅ ｅ ｓ ｏ ｈ ｕ ｎ ｒｂ ａ ｅ Ｓ ｅ ｅ ｍ ｉ ｅ ｓｔ ｅｈ ｄ ａ ｌ ｕ ｂ ｎ ｕ ｄ ａ ｅｆ ｒｔ ｅｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔｏ ｈ ｅ ｆｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｌ ｄ ， Ｏ ｗｅｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｉ ｗａ ｈ ｙ ｒ ｕ ｉ ｔ ｒ ｉ ｅ ｇ ｉ ｅｖ ｎ ｏ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍ ｎ ｆｔ ｅ ｄ — ｔ ｃ ｓｇ ｗｈ ｃ ｒ ｖ ｄ ｄ ａ ｕ ｅ ｕ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｎ， ｉｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ｓ ｆ ｌ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｅｏ ｔｍｉａ ｉ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｐ ｅ ｉｔｏ ｆ ｄ ａ — ｒ ｕ ｏ ｈ
长短叶片转轮对低比速混流式机组的性能改善研究
２ ０ １ ６年第 １ １期
长 短 叶 片转 轮 对 低 比 速 混 流 式机 组 的 性 能 改善 研 究
林方舟 ，冯建军 ，朱 国俊 ，吴广宽
（ 西安理 Ｓ － 大学 水 利水 电学 院，陕 西 西 安 ７ １ ０ ０ ４ ８ ）
摘
要 ：基 于计算 流体 动力 学分析 理论 ，对含 有 常规 转轮和 长短 叶 片转轮 的混 流式 水轮机 开展 全 流道
数值 分析 ，研 究 高水 头下低 比转速 混 流式 水轮 机 转轮在 不 同工况下 的流 动现 象 ，探 明转轮 加装 短 叶 片 对混 流 式水轮机 内部 流 动状 态的 影响 。在 最优 工况 下 ，通过 对 比计 算所得 的 两种转轮 内部 的流速 和压 力分 布发 现 ：加装 短 叶 片 以后 转轮 叶 片吸 力 面进 口附近 的 涡流得 到 明显抑 制 ，长 叶 片 的压 力 负荷 得 到减 弱 ；增加 短 叶 片后 ，转 轮 出 口环 量 减 小 较 为 明 显 ，对 尾 水 管 流 态 改 善 、 转轮 及 机 组 的 能 量 特
性 提 高有 重要 作 用 。研 究结 果 表 明 ，在 相 同的 单 位 参 数 下 ，相 比 常规 叶 片 转 轮 ，长 短 叶 片转 轮 改
善 了转 轮进 口的 入 流条 件 ，从 而提 升 了机 组 的 运 行 稳 定 性 和 能量 特 性 ， 可作 为 高 水 头 转 轮 设 计 的
主要 方 向 。
Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｏ ｗ・ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉｃ ｆ ｓ ｐｅ ｅ ｄ Ｆｒ ａ ｎｃ ｉ ｓ ｔ ｕｒ ｂｉ ｎ ｅ ｒ ｕｎ ｎｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｂ ｌ ａ ｄｅ ｓ
高比转速与低比转速水轮机对比
低比转速水轮机的应用场景与适用范围
应用场景
低比转速水轮机适用于水头较高、流量较小的水电站，特别是在水力资源丰富、 地势落差较大的地区。
适用范围
低比转速水轮机适用于水头变化较小、流量变化较大的水电站，特别是在需要 提高水电站运行稳定性的场合。
两者在应用场景和适用范围上的比较
比较
高比转速水轮机适用于低水头、大流量的水电站，而低比转速水轮机适用于高水 头、小流量的水电站。两者在应用场景和适用范围上存在明显的差异。
高比转速与低比转速水轮机 对比
contents
目录
• 概述 • 工作原理与性能特点 • 应用场景与适用范围 • 优缺点分析 • 发展趋势与展望
01
概述
高比转速水轮机定义
高比转速水轮机是指单位流量和单位 转速较大，或者单位功率和单位转速 较小的一类水轮机。
高比转速水轮机通常具有较小的转轮 直径和较高的转速，适用于水头较低、 流量较大的水电站。
高效能与高稳定性
随着技术的不断进步，高比转速水轮机在效率和 稳定性方面取得了显著提升，未来将进一步优化 设计，提高运行效率。
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的广泛应用，高比转速 水轮机的监控、控制和保护系统将更加完善，提 高设备的可靠性和安全性。
环保与节能
随着环保意识的增强，高比转速水轮机在设计和 制造过程中将更加注重环保和节能，降低对环境 的影响。
高比转速水轮机具有较高的效率和单 位流量，但制造成本较高，稳定性较 差；而低比转速水轮机则具有较好的 稳定性和较低的制造成本，但效率和 单位流量较低。
VS
在选择水轮机时，应根据水电站的具 体条件和要求进行综合考虑，以选择 最适合的水轮机类型。
05
水力发电站水轮机叶片性能的优化设计
水力发电站水轮机叶片性能的优化设计随着能源需求的不断增加，人们对清洁能源的需求也日益增加。
水力发电作为一个可再生的清洁能源，被越来越多的国家和地区采用。
水力发电的核心部件是水轮机，而水轮机叶片性能的优化设计对于水力发电的高效、可靠运行至关重要。
水轮机的叶片性能包括三个方面：效率、转速和压力损失。
优化设计应该从这三个方面进行改善。
水轮机叶片的优化设计需要同时考虑叶片的轮廓和材料，以达到最佳的性能。
叶片轮廓的设计在水轮机叶片性能的优化中起着至关重要的作用。
具有良好的气动外形的叶片可以减小负荷损失和阻力损失，提高转速和效率。
通常来说，叶片的厚度和弯曲程度会对水流的力量产生影响。
如果水轮机的叶片过于厚实或弯曲过大，水流很难流过叶片，导致阻力增加，从而导致效率降低。
因此，在设计叶片时需要注意叶片的厚度和弯曲程度，充分利用水流动能的同时尽量减小阻力损失，提高效率。
另外，材料的选择也对叶片性能的提升有着重要的影响。
由于水力发电站处于水环境中，水轮机的叶片需要具备足够的抗腐蚀性能和强度，以保证水轮机的长期运行。
因此，在材料的选择上要根据水环境的具体情况综合考虑。
优化水轮机叶片性能还需要考虑到水流的不同运动状态。
在不同的水流条件下，叶片的运动状态不同，因此需要通过合理的机械设计来适应不同情况下的水流运动。
换而言之，在新的声学设计方案中，需要考虑水轮机叶轮的连续运动状态以及不同水流下的运动状态。
优化一下水轮机叶片的设计，对于提高水轮机的效率、减小损失、提高发电能力等方面都会有很大的作用。
总之，水轮机叶片性能的优化设计必须是全面的，需要考虑各种因素的综合影响。
只有在实际运行中，利用科学的设计和制造技术来提升水轮机叶片的性能，才能够真正实现水力发电的高效清洁产能，并推动清洁能源的应用普及。
水轮机水轮叶片的流动特性分析与优化设计
水轮机水轮叶片的流动特性分析与优化设计水轮机是一种将水流动能转化为机械能的装置，其核心部件之一是水轮叶片。
水轮叶片的设计与优化对于水轮机的性能产生重要影响。
本文将分析水轮机水轮叶片的流动特性，并探讨其优化设计。
首先，我们来了解水轮叶片的流动特性。
水轮叶片是水轮机中用于转换水流动能的部件。
在水流通过水轮叶片时，会产生一定的流动阻力和流动损失。
流动阻力是指水流通过叶片时所受到的阻碍，而流动损失则是指由于叶片形状不合理或粗糙表面导致的能量损失。
水轮叶片的流动特性主要包括叶片的流速分布、压力分布和流线形状。
对于流速分布来说，根据贝努利方程，流速与压力成反比。
因此，在叶片上表面，流速较快的地方压力较低，流速较慢的地方压力较高。
而水轮叶片的设计目标就是在保证强度和刚度的前提下，尽可能均匀地分布压力，以提高水流通过叶片时的能量转化效率。
另一个重要的流动特性是压力分布。
压力分布是指水流通过叶片时的压力变化情况。
一般来说，压力在叶片的进口部分较高，在叶片的出口部分较低。
这是因为进口部分受到了流体的作用力，而出口部分则有一定的速度，使得压力较低。
通过合理设计叶片的形状和角度，可以使得压力分布更加均匀，提高水轮机的效率。
最后，我们来讨论水轮叶片的设计与优化。
水轮叶片的设计目标是在保证叶片的强度和刚度的前提下，尽可能提高水流通过叶片的能量转化效率。
为了实现这一目标，需要考虑叶片的形状、角度和表面粗糙度等因素。
在叶片的形状设计方面，需要根据具体的工况条件和流体特性确定叶片的曲线形状和叶片角度。
一般来说，叶片的曲线形状应该尽可能接近水流的流线，以减小流动损失。
而叶片的角度则需要根据进出口压力和流速的要求进行合理调整，以实现压力分布的均匀和流速分布的合理。
另外，叶片的表面粗糙度也对水轮叶片的流动特性产生重要影响。
表面粗糙度会增加水流通过叶片的摩擦阻力，并增加流动损失。
因此，在叶片的制造过程中，需要对叶片表面进行光洁度处理，以减小流动损失，提高水轮机的效率。
小流量高扬程低比转速给水泵水力设计
小流量高扬程低比转速给水泵水力设计
小流量、高扬程、低比转速给水泵是指在输送流量较小、扬程较高、比转速较低的水
泵设备。
这种类型的给水泵在实际应用中具有独特的特点和优势，其水力设计对于提高泵
的运行效率和降低能耗具有重要意义。
小流量高扬程低比转速给水泵的水力设计需要考虑到其输送介质的特性。
在实际应用中，这种类型的泵通常用于输送清水、污水或其他特殊介质，因此在水力设计中需要考虑
介质的粘度、浊度、含固物颗粒的大小等因素。
根据介质的特性，确定泵的叶轮结构、流
道形式和材料，以保证泵的稳定运行和长期耐久性。
在进行小流量高扬程低比转速给水泵的水力设计时，还需要考虑到泵的节能性能和降
噪设计。
对于输送小流量介质的给水泵，其运行工况通常处于部分负载或小流量状态，因
此需要通过水力设计合理确定泵的叶轮型式、流通截面和叶片厚度，以保证在部分负载运
行状态下泵的高效率和节能性能。
小流量高扬程低比转速给水泵的水力设计还需要对泵的结构形式和附件配件进行考虑。
在水力设计中需要合理确定泵的轴心线布置、计算轴功率和选型传动装置，同时还需要考
虑到泵的轴封形式、冷却系统以及附件配件选型，以保证泵的运行安全和可靠性。
小流量高扬程低比转速给水泵的水力设计是一个综合考虑介质特性、运行特性、工作
环境和节能性能等多方面因素的过程。
通过合理设计泵的叶轮结构、流道形式、叶轮直径
和选材，可以提高泵的运行效率和节能性能，同时降低泵设备的维护成本，延长设备的使
用寿命。
对于小流量高扬程低比转速给水泵的水力设计需要充分考虑到这些因素，以满足
用户对于泵设备性能和可靠性的需求。
《流体机械原理及结构》思考题及习题
《流体机械原理及结构》思考题及习题1、 流体具有的能量主要包括哪几个方面?2、 什么是流体机械？根据什么将流体机械分为叶片式流体机械和容积式流体机械？3、 试说明流体机械的效率用m l h t ηηη=η表示。
4、 总扬程为25m ，流量为3m 3/min,泄漏量为流量的3%的离心泵以1450rpm 的转速运转时,泵的轴功率为14.76kw,机械效率取92.0m =η，试求下列值：（1)泵的有效功率;(2）泵的效率；（3）容积效率；(4）水力效率.5、 水轮机效率实验时在某一导叶开度下测得下列数据:蜗壳进口处压力表读数P=22.6×104p a ，压力表中心高程H m =88。
5m ，压力表所在钢管直径D=3。
35m ，电站下游水位=85m ，流量q v =33m 3/s ，发电机功率P g =7410Kw,发电机效率ηg =0.966，试求机组效率及水轮机效率。
6、 水轮机和水泵的基本工作参数有哪些？各是如何定义的？7、 离心泵自井中取水,输送到压水池中，流量为100 m 3/h,吸水管与压水管直径均为150mm ，输水地形高度为32m,若泵所需轴功率为14kw ，管路系统总阻力系数为10。
5，试求离心泵装置的总效率。
8、 什么是流面、轴面？什么是轴面流线？9、 在分析叶片式流体机械内的流动时引入了哪些基本假设？试推导出叶片式流体机械的基本方程。
10、 何为反击系数?它有何意义?11、 什么在离心式叶轮出口附近的流动会产生滑移？滑移系数是怎样定义的，它与哪些因素有关？ 12、 冲击式流体机械在什么情况下，其效率最高？试推导出此时效率的表达式. 13、 什么是往复式流体机械和回转式流体机械？试分别列举几种型式. 14、 流动相似必须满足的三个条件是什么? 15、 什么是单位参数和相对参数？16、 什么是比转速？它有什么重要意义？试分析比转速与叶轮形状和水力性能的关系。
17、 什么是水轮机的模型综合特性曲线和运转综合特性曲线?它们各有什么重要意义?18、 水轮机主要综合特性曲线包括哪些内容？5%出力储备线的意义何在？为什么轴流转浆式水轮机没有呢?19、 试分析不同比转速的水轮机模型综合特性曲线的等开度线和等效率曲线的形状和变化规律？ 20、 何为泵的工作特性曲线和通用特性曲线？21、 何为水力机械的最有利工作条件？正确绘制出叶轮进、出口处的速度三角形。
混流式水轮机结构
Q11 ，同时也改变出力限制
线的位置。图 2-6 说明了上述分析。 表 2-1 混流式转轮的叶片数与比转速的关系
图 2-6
叶片数不同时的
n f (Q11 ) 曲线
叶片数对汽蚀性能的影响没有一定规律。在叶片长度 L 不变的情况下，增加
Z 1 意味增
L 加转轮叶栅稠密度 ，即增加叶片的总面积，从而降低单位面积叶片负荷，降低叶片正背 L Z 面压差，这将改善汽蚀性能。但因混流式转轮叶栅的 本来就较大，所以因 1 增加使汽蚀
Q
N 曲线
图 2-8
不同下环锥角转轮的
Q11 曲线
f (Q11 )和 f ( N11 ) 均右移， 角越大，曲线右移 （1）下环锥角 加大则曲线
越多。此时最高效率移向较大流量区域，而在小于最优工况的低负荷区效率下降。因而转轮 需长期在部分负荷下工作，则锥角 不宜太长，以免平均的运行效率下降。 （2）下环锥角 由 3°增加到 6°时，在实际上不改变水轮机最高效率情况下可使转
式水轮机轴面投影，一般来说水轮机适应水头愈高，它的比数愈小，不同比转速的转轮其形 状是不同的。
图 2-3 不同比转速的混流式水轮机轴面投影 不管什么形状的混流式水轮机，其转轮基本上由上冠、下环、叶片、上下止漏装置，泄 水锥和减压装置组成，图 2-4 是混流式转轮结构示意图。
图 2-4 混流式转轮示意图 1— 压装置；2、6—止漏环；3—上冠；4—叶片；5—泄水锥；7—下环 1．转轮上冠 转轮上冠的作用除了支承叶片外，还与下环构成过流通道。上冠形似圆锥体，其上部中 间为上冠法兰，此法兰的上面与主轴相连，其下面固定泄水锥，在上冠上固定有均匀分布的 叶片。在上冠法兰的外围开有几个减压孔，在其外侧面装有减压装置。上冠流线可以做成直 线形和曲线形两种，如图 2-5 所示。直线型上冠具有较好的工艺性，但其效率特别是在负 荷超过最优工况时低于曲线型上冠。 此外采用曲线型上冠可增加转轮流道在出口附近的过水
浅析水轮发电机组动不平衡的原因及危害
浅浅析析水水轮轮发发电电机机组组动动不不平平衡衡的的原原因因及及危危害害水水轮轮发发电电机机组组动动不不平平衡衡是是静静不不平平衡衡和和力力矩矩不不平平衡衡的的随随机机组组合合，，轴轴的的质质量量中中心心线线与与旋旋转转中中心心线线不不平平行行也也不不相相交交。
它它引引起起水水轮轮发发电电机机组组的的振振动动。
水水轮轮发发电电机机组组的的振振动动是是一一种种不不可可避避免免的的、、非非常常有有害害的的现现象象，，它它不不但但产产生生噪噪音音，，使使机机组组各各连连接接部部件件松松动动,,使使各各转转动动部部件件与与静静止止部部件件之之间间产产生生摩摩擦擦甚甚至至扫扫膛膛而而损损坏坏，，还还加加速速结结构构部部件件的的疲疲劳劳破破坏坏，，降降低低机机组组的的服服役役期期限限，，严严重重影影响响机机组组的的正正常常安安全全与与稳稳定定运运行行。
因因此此，，我我们们必必须须将将振振动动限限制制在在规规范范允允许许的的范范围围内内。
产产生生振振动动的的原原因因是是由由于于水水轮轮发发电电机机组组转转动动部部件件的的不不平平衡衡力力造造成成的的，，这这种种不不平平衡衡力力来来源源于于三三个个方方面面：：机机械械不不平平衡衡、、电电磁磁不不平平衡衡和和水水力力不不平平衡衡。
11、、 机机械械不不平平衡衡力力引引起起机机械械不不平平衡衡力力的的原原因因很很多多 ，，主主要要有有水水轮轮机机质质量量失失衡衡、、发发电电机机质质量量失失衡衡 、、机机组组镜镜板板水水平平调调整整差差、、大大轴轴轴轴线线不不正正、、三三导导轴轴承承不不同同心心等等。
实实践践证证明明,,水水轮轮发发电电机机组组的的振振动动大大多多数数是是 由由于于发发电电机机转转子子的的质质量量不不平平衡衡造造成成，，尤尤其其是是大大 、、中中型型水水轮轮发发电电机机组组 ，，其其直直径径和和重重量量一一般般都都很很大大，，均均在在现现场场叠叠装装而而成成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１ 数值模拟方法
１． １ 建立模型 选取的研究 对 象 为 长 短 叶 片 水 轮 机 （ 短叶片 ， 即为副叶片 ） 型号为 ＨＬ Ａ ５ ４ ２ Ｌ Ｊ １ ３ ０ 的水轮机 ， － － ３ ／ ； 其设计水头 Ｈｐ＝ 设计流量 Ｑ＝５ ２ ５ ０ｍ； ． ０ ７ｍ ｓ ／ ； ； 转速 ｎ＝７ 固定导叶数量 Ｚ 活动 ５ ０ｒ ｍ ｉ ｎ ０ １ ＝９ 导叶数量 Ｚ 导叶高度ｂ 导叶分 ６； ５ ６ｍｍ； ０ ２ ＝１ ０ ＝１ 布圆直 径 Ｄ０ ＝１ 导叶类型为正曲率导 ３ ５ ０ ｍｍ； 叶； 转轮标称直径 Ｄ１ ＝１ 长叶片数 Ｚ ３ ０ ０ｍｍ； １＝ 短叶片数 Ｚ 构 建水 ５。 采 用 ＵＧ 软 件 １ ５； ２＝ １ 、 轮机全流 道 及过流 部 件 的 三 维 模 型 ， 见图１ 图 ２（
（ ／ （ （ ｗ） ｔ＋ｄ ｉ ｖ ｗ ｕ） ｄ ｉ ｖ ｗ） ｒ ａ ｄ ＝ － ｇ ρ ρ μ ／ （ ） ｚ＋Ｓｗ ５ ｐ 式中 ， ｕ 为速度矢量 ； ｕ、 ｖ、 ｗ 分 别 为 速 度 矢 量ｕ 在
ｘ、 ｚ 方向的分 量 ； ｙ、 μ 为 有 效 黏 性 系 数； ρ为空气 密度 ； Ｓ Ｓ Ｓｗ 均为动量守恒方程的广义源项 。 ｕ、 ｖ、
＋ 中图分类号 ： ＴＶ ７ ３ ４． １； Ｔ Ｋ ７ ３ ３ ． １
文献标志码 ：Ａ
水轮机正朝着高性能、 高 负 荷、 高水头 目 前 ， 该趋 势 对 水 轮 机 的 研 究 和 设 计 提 出 的方向发展 ， 作为一 了更加苛刻的要求 。 计算流体力学 （ Ｃ Ｆ Ｄ） 正逐步走向成熟 ， 采用数值模拟 种数值模拟方法 ， 方法利用计算机求解低比速水轮机各过流部件内 部流场是设计和优化水轮机的重要手段 。 前人已
， 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ １ １ ０ １ ７ ２ ０ １ ２ ０ ４ ２ ５ － － － － ） ； ； 基金项目 ：西华大学重点实验室基金资助项目 （ 四川省教育厅基金资助项目（ 西华大学 Ｓ Ｚ Ｊ Ｊ ２ ０ ０ ９ ０ １ ２ １ １ ２ ０ ４ ０ ２ ６） － ） 研究生创新基金资助项目 （ Ｙ ｃ ２ ０ １ １ ２ ９ ｊ ｊ ， ： 作者简介 ：李继栋 （ 男， 硕士研究生 ， 研究方向为流体机械内部流动数值模拟 ， １ ９ ８ ７ Ｅ ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｉ ｄ ｏ ｎ １ ９ ８ ７ ０ ４ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ －） －ｍ ＠１ ｊ ｇ ， ： 通讯作者 ：曾永忠 （ 男， 副教授 ， 研究方向为流体机械内部流动数值模拟 ， １ ９ ６ ９ Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｚ ｚ ｚ ｚ ｈ ｏ ｍ ｅ ６ ３． ｃ ｏ ｍ －） ＠１ ｙ ｙ
第３ ０卷 第６期 ２ ０ １ ２年６月 （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ７ ７ ０ ９ ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ １ ４ ４ ０ ４ － － －
水 电 能 源 科 学 Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ０Ｎ ｏ ． ６ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ２
第３ ０ 卷第 ６ 期
李继栋等 ： 低比速水轮机转轮副叶片对水力性能的影响
·１ ４ ５·
Ｎ－ Ｓ 方程 ： （ ／ （ （ ｒ ａ ｄ ｕ） ｔ＋ｄ ｉ ｖ ｕ ｕ） ｄ ｉ ｖ ｕ） ＝ － ｇ ρ ρ μ ／ ｘ ＋Ｓ ｐ ｕ （ ／ （ （ ｖ） ｔ＋ｄ ｉ ｖ ｖ ｕ） ｄ ｉ ｖ ｒ ａ ｄ ｖ） ＝ － ｇ ρ ρ μ ／ ｐ ｙ ＋Ｓ ｖ （ ） ３ （ ） ４
１～５］ ， 取得诸多成 果 ［ 但在长短叶片水轮机方面的
图 １ 水轮机全流道过流部件的三维模型 Ｆ ｉ １ ３ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ａ ｓ ｓ ａ ｅ －Ｄ ｇ． ｐ ｇ ｈ ｄ ｒ ｏ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｆ ｏ ｒ ｙ
低比速水轮机转轮副叶片对水力性能的影响
李继栋 ， 曾永忠 ， 刘小兵 ， 欧顺冰
（ ） 西华大学 能源与环境学院 ，四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９ 摘要 ：基于 Ｎ 以 Ｎ－ 采用 Ｓ ｕ ｍ ｅ ｃ ａ的数值模拟功 能 ， Ｓ方 程 为 控 制 方 程， ａ ｒ ｌ ａ ｒ ｔ ｌ ｌ ｍ ａ ｒ ａ ｓ湍 流 模 型 和 结 构 化 网 －Ａ ｐ 格， 分别对混流式水轮机有无副叶片情况下长短叶片 、 活动导叶 、 固定导叶等过流部件的流场进行三维数值模 拟， 并利用 Ｎ 压力矢量分布和 ｕ ｍ ｅ ｃ ａ自带的后处理模块 Ｃ Ｆ Ｖ ｉ ｅ ｗ 对比 分 析 了 两 次 模 拟 结 果 的 速 度 矢 量 分 布 、 副叶片可使流场的速度矢量 、 压力矢量分布更加均衡 、 过流能力更好 、 水力效率更高 。 流场状况 。 结果表明 ， ； 关键词 ：Ｎ ｕ ｍ ｅ ｃ ａ Ｆ Ｉ Ｎ Ｅ；长短叶片 ；低比速水轮机 ；数值模拟
［ ６， ７］
图 ２ 水轮机转轮三维模型 Ｆ ｉ ２ ３ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｒ ｕ ｎ ｎ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｈ ｄ ｒ ｏ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ －Ｄ ｇ． ｙ
中， 有、 无副 叶 片 水轮 机 分 别简 称 双 叶片 水 轮 机、 。 单叶片水轮机 ） １． ２ 控制方程 在不可压流体 的 定 常 流 中 ， 其控制方程中的 连续方程为 ： ／ ／ ／ ｕ ｘ ＋ ｖ ｗ ｚ ＝０ ｙ ＋ & ｕ ＝０ （ ） １ （ ） ２