水轮机习题及答案

H 18m n 107.1r min，假定水力效率 h 0.94 ，在 D 5m 圆柱面上，按无撞击进口 与法向出口条件计算转轮进、出口速度三角形参数，并绘出进、出口速度三角形。
第三章 水轮机的相似原理
（一）填空题
1．水轮机相似应符合的条件为
、
和
。
2．水轮机工况相似的判据是
和
分别相等。
3．水轮机的比转速越高，其空化系数越
机 Z0 24 ， D1 5.0m ，求原型水轮机在与模型水轮机相似工况时的导叶开度0 。
＊解题指导：应用原型水轮机开度换算公式。
第六章 轴流式水轮机
（一）单项选择题（20 分，没题 4 分）
1． 轴流式水轮机的过流能力比混流式大（ ）
A．大
B ．小
2．一般情况下轴流式水轮机的叶片数比混流式（ ）
（B）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直
（二）填空题（20 分，每题 4 分）
1．水轮机转轮中的水流运动是
和
的合成。
2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是
和
。
3．转轮中水流质点的绝对速度 v 可分解为
和
。
4．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
5．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
（三）简答题（30 分，每题 10 分）
机效率g 0.97，求水轮机的效率和机组的出力 Pg 。
2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为 650103 Pa ，压力表中心高程为 887m，压力 表所在钢管内径 D = 6.0m，电站下游水位为 884m，水轮机流量 Q = 290 m3/s，若水轮机 的效率 92% ，求水轮机的工作水头与出力。
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第二章 水轮机的工作原理
（一） 单项选择题（20 分，每题 4 分）
1．水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（
）。
（A）轴向分量 v z
（B）轴面分量 vm
）。
（A）表面组织呈蜂窝状
（B）表面组织呈沟槽状
5．防止翼型空化的条件是（
）。
（A）实际吸出高度大于允许吸出高度 （B）实际吸出高度小于允许吸出高度
（二）说明下列术语（30 分，每题 6 分）
1．空化
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＊解题指导：参考例 2－5
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（1）法向出口条件下水轮机的基本方程式为： Hh
1 g
u1vu1 ，由此得 vu1
Hg h u1
，
由此式可求 vu1 。
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５．混凝土蜗壳的包角一般为（ ）
Ａ 180~270 度
B 270~345 度
（二）叙述下列基本概念
1．协联关系
2．圆柱层无关性假设
3．转轮进口环量
（三）简答题
1．与混凝土蜗壳相连接的座环的固定导叶的数目与形状有何特点？
2．为什么轴流式水轮机采用略带正环量出口？
3．为什么轴流转桨式水轮机有较宽广的高效区？
1．某水电站的导叶相对开度 b0 0.25，水轮机的单位参数： n11 70r / min ，
Q11 1.1m3 / s ，水轮机水力效率h 95% ，求该工况下导叶出口水流角0 =？
＊解题指导：应用公式
b0tg 0
n11Q11 60h g
2．某模型水轮机的参数为： Z0M 20， D1M 250mm ，0M 22mm ，若原型水轮
（2） b0 0.1m 0.1D1 的水轮机属低比转速水轮机，转轮进口断面面积 F1 b0D1 ，
在给出流量 Q 时，可求出 vm1 。
（3）由 u, vu1 与 vm1 三个参数可绘出进口速度三角形。
2 ． 某 轴 流 式 水 轮 机 的 参 数 为 ： D1 6.0m ， dh 0.4D1 ， Q 160m3 s ，
D1B 1.2m, nB 300r min, HB 21.5m,QB 5 m3 s ,B 0.89， 试用相似判据判断两水轮机是否工况相似。 2．水轮机 HL220－LJ－550 的工作参数为： H 49m, n 88.2 r min,Q 240m3 s , P 110MW ， 后大坝加高，水头 H 增至 64m ，求相似工况下同一水轮机的转速 n 、流量 Q 与出力 P 。 ＊解题指导：转速、流量与出力均可用一次相似公式计算。
Ａ多
Ｂ。少
３．轴流式水轮机的导水机构高度 bo 一般为(
)
A. (0.1~0.35)b1 4． 轴流式水轮机一般采用（ ）
B. (0.35~0.45)b1
Ａ 负曲率导叶
Ｂ 正曲率或对称形导叶
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1． 水轮机基本方程式的物理意义是什么？
2． 什么是水轮机的最优工况？
3． 偏离最优工况时水轮机效率下降的原因是什么？
（四）计算题（30 分，每题 15 分）
1．某混流式水轮机的参数为： D1 1m ， b0 0.1m ， Q 16m3 s ，H = 256m，n =
1000r/min，若水轮机的水力效率h 95% ，试按法向出口条件计算进口速度三角形的参 数 v1 , vm1 , vu1 , w1 与 1 ，并绘出进口速度三角形。
第四章 水轮机空化
（一）单项选择题
1．水轮机的空化系数 是水轮机（
）的相对值。
（A）动态真空
（B）静态真空
2．水轮机的空化系数与水轮机的（
）有关。
（A）安装高程
（B）工况
3．尾水管补气的主要目的是（
）。
（A）消除和减轻尾水管的空腔空化 （B）消除和减轻转轮叶片的空化
4．空蚀发生时过流表面的损坏特征是（
（一）单项选择题(30 分，每题 6 分)
1．水轮机模型综合特性曲线以（
）作为坐标参数。
（A）单位转速与单位流量
（B）水头与出力
2．水轮机运转综合特性曲线以（
）作为坐标参数。
（A） n11 和 Q11
（B）H 和 P
3．等叶片转角线是（
）水轮机模型综合曲线的组成部分。
（A）轴流转浆式
（B）混流式
4．转浆式水轮机协联保持时的飞逸转速比协联破坏时（
（四）计算题
1．某轴流式水轮机的叶片数为 6 片，转轮直径 D1=5m，水头 H=20m，试计算水轮 机的轴向水推力 Tz=？
2．某轴流式水轮机的总流量 Q=850m3/S，蜗壳包角为 180 度，计算蜗壳进口断面的
流量 Qo=？若进口断面的平均流速取为 4.5m/s，蜗壳进口断面的面积应为多少？
第七章 水轮机的特性曲线
第一章概论
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（一）单项选择题（30 分，每题 6 分）
1．水轮机的工作水头是（
）。
（A）水电站上、下游水位差
（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量 差
2．水轮机的效率是（
）。
（A）水轮发电机出力与水流出力之比 （B）水轮机出力与水流出力之比
3．反击式水轮机是靠（
）做功的。
（A）水流的动能
（三）计算题（40 分，每题 20 分） 1．混流式水轮机 HL160－LJ－520 的参数为 Hmax 150m, Hr 120m, n 150r min ，
。
4．轴流转浆式水轮机的效率修正值与
有关。
5．水轮机的比转速越高，其应用水头越
。
6．水轮机比转速的常用单位制是
和
。
（二）判断题（对：√，错：×）
1．只有几何相似的水轮机才有可能工况相似。（
）
2．效率相等的水轮机工况一定是相似工况。（
）
3．水轮机的比转速相等时，其工况一定相似。（
）
4．水轮机的 n11 和 Q11 分别相等时，其比转速一定相等。（ 5．同一水轮机在工况相似条件下，其转速与水头成正比。（
（B）水流的动能与势能
4，冲击式水轮机转轮是（
）。
（A）整周进水的
（B）部分圆周进水的
5．喷嘴是（
）水轮机的部件。
（A）反击式
（B）冲击式
（二）填空题（30 分，每题 6 分）
1．水电站中通过 _____________能转变成旋转机械能，再通过_____________把旋
转机械能转变成电能。
2．水轮机分为 _____________ 和 _____________两大类。 3．轴流式水轮机分为_____________ 和 _____________两种。
（B）改变导叶出口水流角度
4．可以增大水流环量的导叶是（
）。
（A）正曲率导叶
（B）负曲率导叶
5．直锥形尾水管的恢复系数比弯肘形尾水管的恢复系数（
）。
（A）大
（B）小
（二）说明下述基本概念（20 分，每题 4 分）
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1．蜗壳包角 2．导叶开度 3．导叶相对开度
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4．尾水管恢复系数
5．尾水管相对损失 （三）简答题（30 分，每题 10 分） 1．混流式水轮机的引水室有几种型式？各适用于什么类型的水电站？
2．导式机构的作用是什么？水轮机流量调节有哪几种方式。 3．尾水管的作用是什么？其工作原理是什么？
（四）计算题（30 分，每题 15 分）
2．水轮机中水流的轴面分量 vm 与相对速度的轴面分量 wm （
）。
（A）相等
（B）不相等3．水Fra bibliotek机输出有效功率的必要条件是（
）。
（A）进口环量必须大于 0
（B）进口环量必须大于出口环量
4．无撞击进口是指水流的（
）与叶片进口骨线的切线方向一致。
（A）绝对速度
（B）相对速度
5．法向出口是指（
）。
（A）出口水流的绝对速度是轴向的
4．水轮机主轴的布置形式有_____________和_____________两种。
5．冲击式水轮机有_____________、_____________ 和_____________三种。 （三）计算题
1．某水轮机的水头为 18.6m，流量为 1130m3/s，水轮机的出力为 180MW，若发电
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2．空蚀 3．翼型空化 4．吸出高度 5．空化核 （三）计算题（40 分，每题 20 分） 1．某电站安装 ZZ560－LH－330 水轮机，设计水头 Hr 19.5m ，水轮机的空化系数 0.5 （不用修正），电站海拔高程 E 600m ，求此水头下水轮机的允许吸出高度 H s 。 2．已知某电站安装的水轮机为 HL200－LJ－550，在某工况下模型空化系数 0.1 ， 水轮机工作水头 H 100m ，导叶高度 b0 0.2D1 ，水轮机安装高程 270m ，尾水位 w 300m ,取安全系数 K 1.2 ，试判断此工况下水轮机是否产生翼型空化。 ＊解题指导 根据水轮机安装高程与尾水位求出水轮机的吸出高度 H s ，再根据装置空化系数 p
求出对应的 p ，并求出水轮机的原型空化系数 ，最后二者相比，判断空化是否发生。
第五章 混流式水轮机
（一）单项选择题（20 分，没题 4 分）
1．金属蜗壳的断面为（
）。
（A）圆形和椭圆形
（B）梯形
2．包角越大，蜗壳中的水流越（
）。
（A）均匀
（B）不均匀
3．导水机构调节流量的实质是（
）。
（A）改变导叶出口面积
） ）
6．同一水轮机在工况相似条件下，其流量与水头成正比。（
）
（三）简答题
1．什么是水轮机的几何相似与运动相似？
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2．分别写出水轮机单位参数 n11 和 Q11 的一次近似式与二次近似式。 3．相似换算时，对水轮机效率进行修正的原因是什么？ （四）计算题 1．已知两同系列的水轮机 A、B 的参数分别为： D1A 5.2m, nA 150r min, HA 100m,QA 200m3 s ,A 0.9 ；
）。
（A）高
（B）低
5．低比转速混流式水轮机的流量随转速的升高而（
）。
（A）增大
（B）减小
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（二）简答题（30 分，每题 10 分） 1．转浆式水轮机模型综合曲线由哪几种曲线所构成？ 2．出力限制线的意义何在？ 3．不同比转速水轮机的等开度线有何不同？绘简图说明。