冲击式水轮机“毕业设计”

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冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计

冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计HYDRAULIC OPTIMIZATION DESIGN WITH CFD ANALYSIS METHOD ABOUT THE NOZZEL OF PELTON TURBINE摘要我国是个水资源丰富的国家。

作为利用水资源的能量转换设备水轮机，主要分为两种类型，一种是反击式水轮机，另一种是冲击式水轮机。

国内反击式水轮机已经发展到相当高的水平，但对冲击式水轮机的研究尚显不够，本课题就其部件之一喷嘴的能量指标而对喷嘴进行了数值模拟。

冲击式水轮机具有高水头没有汽蚀条件条件的限制,调节系统比较简单,运行操作方便等优点，广泛应用于高水头水电站中。

本文分析了冲击式水轮机的工作原理、能量损失和参数选择，其中着重分析了喷嘴的结构、工作原理和影响因素；分别介绍了流场分析软件Fluent的计算原理和软件结构，其中重点介绍了其计算原理，从计算流体力学的角度，再现了CFD软件的工作过程及其优缺点；通过以上两方面的理解，为喷嘴的数值模拟的进一步工作打下基础。

根据喷嘴的结构，编写小程序对喷嘴进行了几何建模;并根据喷嘴的工作原理和Fluent的流场计算原理，对喷嘴进行了数学建模;然后根据其几何模型和数学模型对喷嘴进行了数值模拟。

在计算模型选择上，本课题选择二维轴对称粘性两相流模型；在边界条件的给定上，借鉴了哈尔滨电机厂的实验数据。

针对喷嘴两相流后处理编写了后处理程序，应用于喷嘴效率的计算，并通过与传统的方法对比发现，编写的后处理程序计算的喷嘴效率精度明显提高。

通过对喷嘴效率的对比计算发现，喷嘴角度在90度附近达到一个极大值。

对喷针表面静压力分析发现，其静压力并不是沿喷针表面平稳下降的，而在喷针头达到一个极大值，并由此受到启发，分析了喷嘴效率随压力相对行程的关系。

最后，总结分析了喷嘴流量计算公式，改进了流量系数，得出流量系数是喷针相对行程的三次函数。

关键字：喷嘴效率；流场计算；喷嘴流量公式；喷嘴优化设计AbstractIt is abundance in water resource in our homeland. Water turbine that is a energy conversion device of water resource, is mainly include two style. One is impulse reaction turbine, the other is Pelton turbine. It is high level developing of impulse reaction turbine in our country. But it is not enough in Pelton turbine. This paper is mainly about simulation of nozzle which is one part of Pelton turbine.Pelton turbine that has the merit of on vapor erode restrict in high water head, simpleness in adjust system, convenience in running etc. has used generally in high level water and electricity sate.It analyses work principle, energy lost and parameter choice of Pelton turbine. It mainly analyses structure, work principle, and influence factor of nozzle. It introduce compute principle and structure of CFD software Fluent. It mainly introduce the compute principle, according to the angle of CFD, reappearance the work process and well or else of CFD software. It give the element for the following work of simulation of nozzle through the understanding of above.According to the structure of nozzle, it set up the geometry modeling of nozzle through the mini-program. Based on the work principle of nozzle and compute principle of Fluent, it set up the mathematics modeling of nozzle. Then it synthesize the geometry and mathematics modeling for simulating of nozzle. This paper choose two dimension axis symmetry viscosity VOF model, and use for reference the data of experiment of HEC of boundary condition.It write a post-processing program of nozzle for efficiency compute. It is evidence better of precision of efficiency of nozzle by contrasting to result of tradition method. The nozzle angle has a max. number around 90 degree by computing efficiency of nozzle. It find out that the static pressure is not decrease steady by the surface of needle but have a max. number on the pinhead by the analysis of needle static pressure. According to the simulation result of nozzle, sum up a formula of flux computing, find out that the coefficient is thrice function of needle relatively space.Keywords Efficient of nozzle; simulation of fluid field; flux formula of nozzle; optimize design of nozzle目录摘要 ........................................................................................................................ I II Abstract . (IV)目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题来源及研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状及分析 (2)1.2.1 冲击式水轮机喷嘴的研究现状及分析 (2)1.2.2 数值计算的研究现状及分析 (3)1.3本课题的主要研究内容 (4)第2章冲击式水轮机原理及Fluent软件介绍 (6)2.1 冲击式水轮机概述 (6)2.2 冲击式水轮机的工作原理 (7)2.3 冲击式水轮机中的能量损失 (8)2.4 冲击式水轮机喷嘴概述 (8)2.5 冲击式水轮机的参数选择 (9)2.6 Fluent软件的理论基础 (10)2.6.1 流场的数学模型概论 (11)2.6.2 数学模型的离散方法 (13)2.6.3 代数方程组的求解 (14)2.7 Fluent结构简介 (16)2.8 本章小结 (16)第3章冲击式水轮机喷嘴数值模拟 (17)3.1 喷嘴流动的数学模型 (17)3.2 喷嘴角度的几何计算 (20)3.3 喷嘴几何模型的建立 (23)3.4 计算模型的选择 (23)3.5 边界条件的设置 (25)3.6 喷嘴效率计算方法研究 (27)3.6.1 喷嘴效率计算理论 (27)3.6.2 计算结果分析 (28)3.7 本章小结 (32)第4章冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计 (33)4.1 效率分析 (33)4.1.1 实验数据分析 (33)4.1.2 优化搜索计算 (34)4.1.3 效率分析结果 (40)4.2 压力分析 (44)4.2.1 流场计算喷针表面静压力分布 (44)4.2.2 与效率联系比较之发现 (49)4.2.3 压力分析结论 (51)4.3 流量系数公式的研究 (52)4.3.1 研究目的及解决思路 (52)4.3.2 原公式计算分析 (53)4.3.3 流量系数公式的拟合 (56)4.3.4 公式总结 (64)4.4 本章小结 (64)结论 (66)参考文献 (67)附录一喷嘴角度计算程序 (70)附录二喷针角度计算程序 (71)附录三喷嘴效率计算程序 (72)攻读学位期间发表的论文 (75)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (76)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (76)致谢 (77)第1章绪论1.1课题来源及研究的目的和意义自然界中有很多种能源[19]，目前已被利用的能源主要有热能、水能、风能和核能。

四川大发水电站厂房设计毕业设计

目录摘要 (1)1 前言 (3)2 基本资料 (4)2.1 工程概况 (4)2.2 工程地质 (5)2.2.1 地形地貌 (5)2.2.2 地层岩性 (6)2.2.3 地质构造 (7)2.3 工程水文 (8)2.3.1 气象特性 (8)2.3.2 流域概况 (8)2.3.3 基本水文资料 (9)3 工程等级及防洪标准的确定 (10)3.1 工程等级及建筑物级别 (10)3.2 洪水标准 (11)4 电站枢纽总布置 (11)4.1 厂房类型的确定 (11)4.2 枢纽布置 (12)5 水轮机及发电机的计算 (14)5.1 水轮机型号选择 (14)5.2 水轮机CJ20型水轮机的主要参数选择 (15)5.2.1 布置方式的选择 (15)5.2.2 水轮机主要参数选择 (15)5.3 发电机主要尺寸估算 (17)5.3.1 发电机内部尺寸估算 (17)5.3.2 发电机外形尺寸估算 (18)5.3.3 轴向尺寸计算 (19)5.3.4 发电机重量估算 (20)5.4 尾水管形式及其主要尺寸确定 (20)5.5 起重机的型号确定 (21)6 厂房设计 (23)6.1 主厂房的轮廓尺寸确定 (23)6.1.1主厂房长度L的确定 (23)6.1.2 主厂房宽度B的确定 (24)6.1.3 主厂房各层高度和高程的确定 (25)6.2 厂区布置 (28)6.3 厂房布置 (28)7 吊车梁的构架计算 (30)7.1 吊车梁的结构设计 (30)7.2 吊车梁的受力计算 (31)7.2.1 吊车梁的荷载计算 (31)7.2.2吊车梁内力计算 (33)7.2.3 吊车梁承受扭矩和抗拒钢筋计算 (35)7.3 吊车梁配筋计算 (36)8 安装间楼板配筋计算 (43)8.1 板、次梁、主梁尺寸拟定 (43)8.1.1板的尺寸拟定 (43)8.1.2次梁的尺寸拟定 (43)8.1.3主梁的尺寸拟定 (44)8.2 楼板的配筋计算 (44)8.3 次梁的配筋计算 (46)8.4主梁的配筋计算 (48)8.5 跨中挠度计算 (50)8.5.1 计算荷载效应 (50)8.5.2 计算受弯构件的短期刚度 (50)8.5.3 计算受弯构件的长期刚度B (51)8.5.4 计算受弯构件挠度 (52)9 结论 (52)总结与体会 (53)谢辞 (54)参考文献 (55)附录1 混凝土的参数 (56)附录2 钢筋材料的参数 (57)摘要本次毕业设计的题目是四川大发水电站厂房设计。

新型冲击式水轮机的设计和实验验证

新型冲击式水轮机的设计和实验验证一、引言水能是一种可再生的能源资源，全球各国都在寻求开发和利用水能资源的方法。

水轮机作为将水能转化为机械能的设备，一直以来都扮演着重要的角色。

然而，传统的水轮机存在效率低、造价高和环境污染等问题。

因此，研发新型冲击式水轮机成为了提高水能利用效率和可持续发展的重要途径。

二、新型冲击式水轮机的设计1. 内部构造新型冲击式水轮机的设计灵感来自于水击式瞬时加热器。

它采用了冲击式设计，即利用水流的冲击力来驱动转子旋转。

水流在进入水轮机时经过喷嘴加速，然后以高速撞击转子叶片，使转子叶片产生力矩，从而驱动转子旋转。

与传统水轮机的叶轮相比，新型冲击式水轮机的叶片更加简单和易于制造。

2. 转子材料选择为了保证冲击式水轮机的稳定性和耐用性，转子材料的选择至关重要。

一般情况下，高强度和耐腐蚀性的材料是首选。

比如，钛合金、不锈钢和镍基合金都是常用的转子材料。

此外，可以通过表面处理技术，如涂覆陶瓷材料或增加耐磨层，来提高转子的耐磨性能。

3. 涡轮设计涡轮是新型冲击式水轮机的核心部件。

其设计需要综合考虑转子的旋转速度、流量、叶片形状等因素。

一般来说，设计涡轮时应遵循流体动力学理论，以确保水流在涡轮叶片上的冲击充分转化为机械转动力。

此外，采用可调节叶片角度的设计有助于提高水轮机的效率。

三、新型冲击式水轮机的实验验证1. 实验装置为了验证新型冲击式水轮机的性能和效率，需要搭建相应的实验装置。

实验装置包括供水系统、水轮机、负载系统、测量传感器和数据采集系统等。

供水系统用于提供水流，水轮机将水流转化为机械能，负载系统模拟实际使用情况，测量传感器用于监测各项参数，数据采集系统用于记录实验数据。

2. 实验过程在实验过程中，需要调整流量、压力和转速等参数，以及记录水轮机的转速、扭矩和输出功率等信息。

通过改变水流条件以及水轮机的设计参数，可以获取不同工况下的性能曲线和效率曲线。

此外，还可以进行一些特殊的试验，如冷启动试验、部分负载试验和自适应调整试验，以评估新型冲击式水轮机的工作性能。

水电站水轮机设计毕业论文

水电站水轮机设计毕业论文1 前言水轮机是水电站的重要设备之一，它是靠自然界水能进行工作的动力机械与其他动力机械相比，它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。

另外，水轮机的好坏直接影响到水电站的能量转换效率，在水轮机生产制造前，我们必须首先根据给定电站的水力条件对水轮机进行选型设计、对其零件进行结构分析以及对部分零部件进行强度计算及校核等。

鉴于此，作为我们以后在水轮机制造厂或水电站工作的热能与动力工程专业的学生，也就必须熟练掌握水轮机的设计思想、设计方法以及设计步骤，所以在学习各种专业课程后开始本次毕业设计。

毕业设计是本科教学计划中最后一个综合性、创造性的教学实践环节，是对学生在校期间所学基础理论、专业知识和实践技能的全面总结，是对学生综合能力和素质的全面检验，也是教学、工程实践的重要结合点。

它主要是培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决本专业范围内的工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握水轮机设计的一般程序和方法，使学生在进行了工程实践能力的综合训练后，在今后的工作岗位上具有应用专业技术解决工程实际问题的能力。

本次毕业设计从水轮机的基本工作原理出发，系统地、较为全面地进行了水轮机的选型设计、水轮机的结构分析、水轮机部分零部件的强度计算及校核等。

设计分为六部分:第一部分：水轮机的选型设计；第二部分：导水机构运动图的绘制；第三部分：蜗壳的水力设计；第四部分：尾水管的设计；第五部分：蜗壳的强度计算；第六部分：绘制导叶加工图。

在设计过程中，着重阐述了水轮机选型设计的具体方法及方案选择、水轮机的结构设计两部分。

2水电站的水轮机选型设计2.1 水轮机的选型设计概述水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果直接关系到水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。

它是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数，选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能参数。

一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。

水轮机选型毕业设计

水轮机选型毕业设计【篇一：水轮机毕业设计毕业论文】摘要本次毕业设计的主要内容是对越南dongnai5电站水轮机进行结构设计。

设计主要途径是在给定dongnai5电站水轮机型号和转轮标称直径等基本参数的前提下，通过查阅相关资料进行结构设计。

以cad软件为平台，绘制总装配图、导水机构装配图、导叶布置图和控制环零件图。

关键词：dongnai5电站，水轮机结构，cadabstractthe main contents of this graduation adsign are the vietnam dongnai5 hydropower plant hydraulic turbine structural design.the main way of design is with the basic paramrters of dongnai5 hydropower plant model and runner nominal diameter and accessing relevant information for the structural design.drew general assembly drawings, water guide mechanism assembly drawing,guide vane arrangement drawing and control loop parts drawing.key words:dongnai5 hydropower plant, structure of hydraulic turbine, cadi目录前言 (1)概述 (1)设计内容与要求 (2)1 越南dongnai5电站基本资料 (3)2 轴面流道图 (4)3 水轮机真机运转特性曲线 (6)3.1 等效率线的绘制 (6)3.2 等开度线的绘制 (10)3.3 真机运转特性曲线的绘制 (12)4 埋入部件结构设计 (13)4.1 座环 (13)4.1.1 结构型式 (13)4.1.2 尺寸系列 (13)4.3 尾水管里衬 (14)5 导水机构结构设计 (16)5.1 导水机构总体结构设计 (16)5.2 导叶布置图的绘制 (16)5.2.1 导叶翼型的确定 (16)5.2.2 导叶开度的确定 (18)5.2.3 导叶布置图以及相关曲线的绘制 (19)5.3 导叶装置结构设计 (20)5.3.1 导叶的结构 (20)5.3.2 导叶轴套结构 (21)5.3.3 导叶轴颈的密封 (23)5.3.4 导叶的止推装置 (24)5.3.5 导叶套筒结构 (25)5.4 导叶传动机构设计 .. (26)5.4.1 导叶臂 (26)5.4.2 连接板 (27)5.4.3 叉头 (28)5.4.4 连接螺杆 (29)5.4.5 分半键 (29)5.4.6 剪断销 (30)5.4.7 叉头销 (31)5.4.8 端盖 (32)5.5 导水机构环形部件结构设计 (32)5.5.1 底环 (33)5.5.2 控制环 (33)5.5.3 顶盖 (36)6 转动部件结构设计 (37)6.1 转轮结构 (37)6.2 泄水锥 (37)6.3 止漏装置 (38)6.4 主轴结构设计 (39)7 轴承、主轴密封及其它部件设计 (42)7.1 轴承 (42)7.3 补气装置 (43)7.4 其他部件设计 (44)结论、讨论和建议 (46)致谢 (47)参考文献 (48)iii前言概述电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。

冲击式水轮机设计的探讨和发展探究[1]

冲击式水轮机设计的探讨和发展探究[1]冲击式水轮机设计的探讨和发展探究【摘要】随着材料科学技术的日益创新，冲击式水轮机设计的理论及方法越来越成熟，更多高性能的冲击式水轮机被广泛应用于高水条件下，并且取得了令人满意的效果。

冲击式水轮机结构简单，机组使用环境自由以及耐腐蚀等优点，因此受到了高水电站的青睐。

然而，冲击式水轮机在实际使用中仍有不足，作者认为加强对其设计探讨和发展研究具有现实意义。

【关键词】冲击式水轮机；设计探讨；发展探究1前言冲击式水轮机凭借优越性能在高水头条件下推广应用，其在结构方面相对于传统的水轮机做出了重大改进，使得结构简单但不缺少整体性，机组安装高程将影响因素降到最低，实际运行状态稳定。

尽管我们看到其存在诸多优势，但我们并不能满足于此，这是因为冲击式水轮机设计中仍有问题，要想真正达到高效生产就必须在其设计方面进行研究。

作者结合实践经验，对冲击式水轮机存在的不足进行了简要分析，并针对其未来的发展趋势展开探究。

2冲击式水轮机简述冲击式水轮机的工作原理是利用特殊倒水喷管引出具有动能的自由射流，使转轮水斗受到冲击力，转轮就会运动，进而实现水能转换成机械能的目标，即水力原动机，尤其在高水头小流量环境下使用效果更突出。

根据冲击式水轮机中心线与转轮偏离的相对位置和做工次数的差异，一般分为切击式水轮机、斜击式水轮机与双击式水轮机。

其中切击式水轮机的应用领域最广，无论哪种类型的冲击式水轮机其工作原理大同小异，都是完成水能到机械能转化的一种特殊工具。

3冲击式水轮机设计的探讨3.1设计选择方面疲劳问题是影响机组使用期限的关键因素，是冲击式水轮机设计过程中亟待解决的难题。

设计上应确保机组使用期限至少为20年，检修间隔不超过1年。

在设计高水头电站的立轴冲击式时，对高压引水管道的线路铺设应该高度重视，应当将机组的布置形式为前提。

随着工程施工条件的复杂程度提升，引水管道布置与其他系统结合度越来越高，逐渐走向完整化、规范化、统一化，使机组使用领域日益增多。

冲击式水轮机的结构设计和造型优化

冲击式水轮机的结构设计和造型优化概述：冲击式水轮机是一种将水流动能转化为机械能的重要水力设备。

其独特的结构和造型决定了其高效转化水能的能力。

本文将探讨冲击式水轮机的结构设计和造型优化，旨在提高其能量转换效率和运行性能。

一、冲击式水轮机的结构设计1. 叶轮设计：叶轮作为冲击式水轮机的核心部件，其设计关系到水力能量的转换效率。

在叶轮设计中，需考虑以下几个关键因素：- 叶片形状：叶片的形状对水流动能的捕捉和转化起着关键作用。

可采用凹型、凸型或其组合形式的叶片，以实现更高的能量转换效率。

- 叶片倾角：叶片倾角的调整可改变水流入射角，进而优化冲击效果。

通过合理设计叶片倾角，可以提高水能转换效率。

- 叶片长度：叶片长度的选择需综合考虑水流的速度和冲击力。

在实际设计中，一般采用较长的叶片，以增加叶轮与水流的接触时间，提高能量转换效率。

2. 喷咀设计：喷咀作为冲击式水轮机的引导装置，其设计需注重以下几个方面：- 喉部设计：喷咀的喉部形状和尺寸直接影响水流速度和动能。

光滑的喉部减小水流速度损失，提高冲击效果。

- 进口、出口设计：进口和出口的形状和尺寸对水流的导流和能量捕捉具有重要影响。

合理设计进口和出口的形状，可以提高水轮机的能量转换效率。

- 喷咀材料选择：由于喷咀长期处于高速水流环境中，对其耐磨、耐腐蚀性能要求较高。

因此，在喷咀材料选择时应优先考虑耐磨、耐腐蚀的材料，如不锈钢等。

3. 壳体设计：冲击式水轮机的壳体设计有助于水轮机运行平稳、稳定。

在壳体设计中，需注意以下几个方面：- 导叶设计：导叶的作用是引导水流沿叶片方向喷射，产生冲击力。

适当设计导叶形状和角度，可提高水能转换效率。

- 壳体材料选择：壳体需要具备足够的强度和刚度，以承受水轮机的运行压力。

考虑到水力冲击和腐蚀，常采用钢材或其他耐蚀性较好的材料。

二、冲击式水轮机的造型优化1. 流道优化：优化水流道形状和尺寸，可以最大程度地减小能量损失和水流速度损失。

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计

水轮机是水电站非常重要的设备,在水电站的运行过程中发挥着至关重要的作用,随着科学技术的不断发展,水轮机的制造水平也在逐渐提高,这就在一定程度上提高了水轮机的应用范围。

对于水轮机而言,其非常重要的参数就是最高使用水头,决定着其整体性能的高低。

目前,适用于高水头段的水轮机主要有混流式和冲击式两种不同的类型,而对于超高水头来说,只能采用冲击式水轮机。

因此,对于超高水头水电站而言,需要对冲击式水轮机的型号进行科学合理的优选,进而为水电站的正常运行提供可靠保障。

1工程概况本文中所涉及到的水电站是位于云南省怒江州泸水县境内的听命河水电站,该水电站属于引水式水电站,其所有的工作都是围绕发电这个目标开展的。

整个水电站主要包括:取水坝、引水隧洞、压力前池、压力管道、主副厂房以及开关站等部分。

该水电站的总装机容量为2×20MW,全年的小时利用总数达到4790h,进而能够为周围地区提供充足的电能供应。

2电站基本参数1)前池水位,最低水位为1941.35m,最高水位为1943.24m,正常水位为1942.81m。

2)厂房尾水位,设计的洪水水位为1016.53m,校核的洪水水位为1016.65m。

3)水电站的水头,最小水头为875.2m,最大水头为921.5m,额定水头为893.0m,加权平均水头为895.3m[1]。

4)发电引用流量为5.38m3/s。

3水轮机机型选择和转轮型号选择水斗式水轮机是目前效率最高的,而且具有非常广泛的应用,本文中的水电站将选用水斗式水轮机。

转轮是水轮机非常重要的组成部分,其选型的合理与否对于水轮机的正常工作具有非常重要的影响。

当前,水斗式水轮机的转轮型号主要有A237、A475、A870、105以及C601等。

其中, A237常用于300~600m范围内的水头,并且在其实际的应用过程中还会出现空蚀性能和效率缺陷问题,已经逐渐被A475取代[2]。

当前,国内主要将A475用于150~600m范围内的水头,而在600m以上的由于设计和技术限制,其强度尚不满足应用要求,使用较少。

水轮机毕业设计开题报告材料

毕业设计〔论文〕开题报告题目电站水轮机结构设计专业热能与动力工程班级学生指导教师一、毕业设计〔论文〕课题来源、类型本课题来源于越南DongNai5 水电项目，设计类型为水轮机结构设计。

DongNai5电站，位于越南DongNai 省的DongNai 河。

它配备了两台75MW混流式水轮发电机组，总装机容量150MW。

电站预计2015年投入商业运行，年发电量达616万kW·h。

该题目属于工程设计类题目。

二、选题的目的与意义水轮机对于电站而言，是重中之重。

它配合发电机组实现了，机械能转化为电能这一核心任务。

因此，使水轮机最优化，对提高电站的效率至关重要。

它的性能优劣,结构完善与否,直接涉与到水电事业开展的程度。

进展水轮机的结构设计，综合考虑水轮机性能、效率、本钱等，对学生个人也是一种总结和学习的过程的。

通过水轮机结构设计，使得自己对大学所学的专业知识进一步掌握并运用，将书本知识实用化，为自己以后继续学习专业知识或者就业，有很大的帮助。

三、本课题在国内外的研究状况与开展趋势电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。

建国50多年来,我国的水电事业有了长足的开展,取得了令人瞩目的成绩。

水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。

···h。

首先,我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。

我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。

但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。

随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。

水力发电经过一个多世纪的开展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。

并且水力发电本钱低廉,运行的可靠性高,故其开展极为迅速。

近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰辛努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断开展壮大。

冲击式水轮机的设计和优化方法探究

冲击式水轮机的设计和优化方法探究引言：水力发电是目前最主要的可再生能源之一。

而水轮机作为水力发电的核心装置，其设计和优化对于发电效率和能源利用至关重要。

本文将探究冲击式水轮机的设计和优化方法，以期提高水力发电的效率和可持续发展。

一、冲击式水轮机的原理冲击式水轮机利用水流高速旋转产生的动能转换成机械能，进而推动发电机产生电能。

其关键原理为水流的动能转换。

首先，水流通过引导管进入水轮机，由于引导管的形状以及流体动能的作用，水流进入水轮机后速度增加，静能转化为动能。

然后，高速的水流喷射到叶轮上，产生冲击力。

叶轮受到冲击力的作用，开始旋转。

最后，旋转的叶轮通过轴将机械能传递给发电机，将动能转化为电能。

冲击式水轮机的设计和优化方法，即是为了提高这一能量转换过程的效率。

二、冲击式水轮机的设计方法1. 水轮机类型选择在设计冲击式水轮机时，首先需要选择合适的水轮机类型。

常见的冲击式水轮机类型包括离心式、反射式和喷射式等。

根据实际需求和水资源条件，选择合适的水轮机类型，以确保能够实现高效的能量转换。

2. 叶轮形状设计叶轮是冲击式水轮机中最关键的部件之一。

叶轮的形状设计直接影响水流对叶轮的冲击效果和能量转换效率。

因此，需要进行流场仿真分析和试验研究，探索出最优的叶轮形状。

通过优化叶轮的蜗壳设计、叶片角度等，提高水流的动能转换效率。

3. 冲击力传递优化为了将水流的动能准确传递给叶轮，需要优化冲击力的传递过程。

通过设计合适的导流板和分隔板等，保证水流能够完全冲击到叶轮上，避免能量损失。

同时，也要确保冲击力的传递稳定可靠，以提高水轮机的可靠性和使用寿命。

三、冲击式水轮机的优化方法1. 流场优化在冲击式水轮机的设计中，流场的优化是提高能量转换效率的重要环节。

通过流场仿真和试验研究，分析和改善水流在水轮机中的流动状态。

通过调整导流板、改善进口水资源的流态分布，减小水流中的涡流和湍流，提高水轮机的效率。

2. 叶轮优化叶轮是冲击式水轮机中最核心的部件，其性能对水轮机的整体效果有着重要影响。

新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组的设计

行比较（表１）：
长。尤其是高水头电站的发电设备，不但占投资比率较大，而
且发电机组的选型，是直接影响到电站厂房造价和电站能否
顺利运行的关键问题。因此，国内外从事水电设备设计、制造的人们，一直都在不断地探索着如何能设计出更好的水力发电机组，来减少技术难度，降低电站投资、缩短水电站建设周
术研发
Ｖｏ１．２０。Ｎｏ．４，２０１３
新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组的设计
谢海，陈朝晖
（重庆云河水电股份有限公司，重庆
摘
优良的性能，必将取代卧式冲击式水轮发电机组。
音，但维城电站转速低（５ｏ０ｒ／ｍｉｎ），在密闭的厂房内温度和噪
音都不高。以前，建设高水头电站，普遍认为，卧轴冲击式水轮发电
机组是首选。其主要原因是，卧式机组只要一层厂房，电站厂房造价低，哪怕卧式机组的轴承运行、电机检修都存在很大的
冲击式机组的比较：（１）与传统的立轴三支点机组相比较，新型立轴两支点冲击式水轮发电机组可变三层厂房为一层设计，节省大量投资，加快电站建设；（２）新型立轴两支点冲击式水轮发电机组可节省一根水机轴和一套电机下导轴承以及相应的管路和自动化元件；（３）新型立轴两支点冲击式水轮发电机组安装容易，电机

Khadori(卡杜里)电站冲击式水轮机设计

关闭很快，会使引水钢管压力急剧增高，产生水锤，该机组喷针的关闭时间应整定为２ｓ而折向器０。为了满足水斗式水轮机喷嘴切换过程中轴承则是当机组甩负荷时迅速改变射流方向，防止机组受力的大小和方向经常变化的工况，本机采用刚度飞逸，并在负荷突变时起一定的调节作用，此时折
３水轮机设计
该型水轮机系立轴、直流内控型、油操作、四喷
以达到水轮机的最佳效率。嘴冲击式水轮机，与之配套的设备有：进水球阀换，本机转轮采用下拆结构，通过内置于主轴的提Ｑ３０Ｆｏ一ＷＸ～１０发电机Ｓ－１／８０、０、Ｆ２６３４调速器１ＣＷＴ／— ．以及成套自动化元件。Ｊ４１４０在整个操作机构中为确保机组的安全，设置了
较好的筒式导轴承，并且轴承的支架充分利用了埋向器应迅速动作，其动作时间应整定为 ≤２。ｓ喷针人混凝土中的机壳上盖部分，这样可大大提高轴承接力器在失去压力油时，喷针能在水力作用下自动运行时的稳定性。轴瓦分两瓣，工地在调整好轴承关闭。间隙后，在轴瓦和机壳内支持盖打销定位。冷却器３３配水环管．采用散热性能极好的金属翅片式散热管，以确保机组正常运行。为确保机组在较低气温下安全运行，配水环管采用抗低温材料１ＭｎＲ钢板制作，Ｄ６环管采用单面环绕的进水方式，其进口直径为，ｏｏ配水环管１ｏ，在厂内分４段制造，各段用法兰联接，橡胶圆条密
四个折向器采用一个接力器联动操作的控制方式，它由调速器系统的可控压力油控制开启，出于安全原因，向器靠无控制的常压油关闭。折喷针接力器及折向器接力器均设有行程位移传感器，通过电信号使喷针及折向器协联动作，确保机组稳定运行。喷嘴的运行个数，按照水轮机的负荷自动切

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。

水轮机课程设计(完整版)

课程设计说明书设计题目：水轮机选型学生姓名：学号：班级：完成日期：指导教师（签字）：44一、课程设计的目的和任务1、目的：通过水轮机的课程设计，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，它是与水轮机课程教学相辅助的一个理论学习的环节，也是课程教学中一个必不可少的环节。

通过水轮机课本章节的相关理论知识的学习后，再通过课程设计的环节以达到巩固和加强理论知识的目的，进一步培养学生独立思考、严谨工作的能力；此外，通过课程设计更进一步掌握造型、设计、参数等程序内容，提高了学生查阅资料和动手实践的能力。

2、课程设计的任务：通过所给的原始资料，根据要求明确水轮机的基本工作参数（包括水头H、流量Q、转速n、效率、出力P、吸出高度H S、转轮直径D、水轮机型号、机组台数、装置方式等），整理并绘制成不同形式的曲线，即获得水轮机的特性曲线图。

二、电站基本参数（1）电站总装机容量： 900 MW（2）电站装机台数： 6台（3）电机容量： 150 MW（4）下游尾水位：▽80m（5）水轮机工作水头：最大工作水头(Hmax)： 81.5m最小工作水头(Hmin)： 45.5m设计工作水头(Hd)： 63.5m加全平均工作水头(Hw)： 57.8m(6) 机组运行特点：调峰（7）电站水质良好三、水轮机的简介水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。

与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备部分。

水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换成为电能的企业，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水轮机的设计开发对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。

水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机；反击式水轮机：转轮利用水流的压力能和动能做工的水轮机称为反击式水轮机。

其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时，受叶片的作用面改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转。

基于计算流体力学的冲击式水轮机优化设计研究

基于计算流体力学的冲击式水轮机优化设计研究冲击式水轮机是一种能够将水流的动能转化为机械能的设备，具有高效率和稳定性的优点。

然而，在实际应用中，冲击式水轮机的设计与性能优化是个复杂的问题。

基于计算流体力学的优化设计研究可以为冲击式水轮机的设计和改进提供有力的支持。

首先，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一种数值模拟方法，可以求解流体运动方程和边界条件，通过对流动变量的计算和分析，优化冲击式水轮机的设计。

借助CFD方法，我们可以对水轮机内部流动进行细致的计算和分析，了解水流在叶轮和导叶上的流动特性，包括速度分布、压力分布和湍流情况等。

其次，基于CFD的优化设计研究可以通过调整冲击式水轮机各个部件的形状和布置来提高其性能。

例如，通过调整导叶的角度和位置，可以改变水流入口的压力和速度分布，从而实现最佳的水流驱动效果。

另外，优化叶轮的叶片形状和数量，可以提高水轮机的转速和功率输出，同时减小水轮机对水流的阻力。

在优化设计研究中，可以借助CFD软件建立计算模型，并选择合适的数值计算方法和边界条件。

通过对水轮机的流动场进行数值模拟和分析，可以得到详细的流动信息，并通过参数优化和灵敏度分析找出影响水轮机性能的关键因素。

这些信息可以用于指导水轮机的优化设计和改进。

此外，基于CFD的优化设计研究还可以进行多目标优化。

在设计冲击式水轮机时，往往需要兼顾功率输出、效率、压力脉动和叶轮的强度等多个因素。

通过建立多目标函数和多目标优化算法，可以实现对多个指标的综合考虑，找到最佳的设计方案。

需要注意的是，在进行基于CFD的优化设计研究时，需要准确而全面地考虑水轮机的工作条件和性能要求。

同时，还需要合理选择数值模拟的方法和计算参数，以保证计算结果的准确性和可靠性。

此外，优化设计研究还需要与实际工程经验相结合，进行验证和调整，以确保最终设计方案的可行性和优越性。

综上所述，基于计算流体力学的冲击式水轮机优化设计研究可以通过数值模拟和分析，实现对水轮机内部流动的细致计算和优化设计。

水轮机毕业设计

水轮机毕业设计水轮机毕业设计水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，广泛应用于水电站等能源领域。

作为一个水利工程专业的毕业生，我对水轮机的设计和优化非常感兴趣。

在我的毕业设计中，我选择了水轮机作为研究对象，旨在通过对水轮机的设计和改进，提高其效率和可靠性。

首先，我对水轮机的原理和工作过程进行了深入的研究。

水轮机的工作原理是利用水流的动能来推动叶轮转动，从而带动发电机发电。

在水轮机的设计中，流道的形状、叶轮的结构和材料等都对其性能有着重要的影响。

因此，我通过模拟和实验的方法，对不同参数下水轮机的性能进行了分析和比较。

其次，我针对水轮机的设计和优化提出了一些具体的方案。

首先是流道的设计。

流道的形状对水流的流速和流量有着直接的影响，因此我采用了数值模拟的方法，通过改变流道的形状和尺寸，寻找最佳的设计方案。

同时，我还考虑了水轮机的叶轮结构和材料的选择。

叶轮的结构应该具有足够的强度和刚度，能够承受水流的冲击和旋转力矩。

叶轮的材料应具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，以保证水轮机的长期稳定运行。

在水轮机的设计和优化过程中，我还考虑了一些其他因素。

例如，水轮机的启动和停机过程，以及对水轮机的监测和维护等。

启动和停机过程需要合理控制水流的流量和流速，以避免对水轮机产生冲击和损坏。

对水轮机的监测和维护是保证其长期稳定运行的关键。

通过安装传感器和监测设备，可以实时监测水轮机的运行状态和性能指标，及时发现问题并进行维修和保养。

此外，我还对水轮机的环境影响进行了评估。

水轮机作为一种能源装置，对水资源的利用和环境保护有着重要的影响。

在设计和优化水轮机的过程中，我考虑了水轮机对水流的影响，以及对河流生态系统的影响。

通过合理设计和操作，可以减少水轮机对水流的影响，保护水资源和生态环境的可持续发展。

总结起来，水轮机毕业设计是一个综合性的课题，涉及到流体力学、材料科学、机械工程等多个学科的知识和技术。

通过对水轮机的设计和优化，可以提高其效率和可靠性，为水电站等能源领域的发展做出贡献。

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计首先，选型原理上，超高水头水电站常采用冲击式水轮机，其工作原理是通过水流的冲击力来驱动水轮机转动，将水能转化为机械能。

冲击式水轮机可分为两种类型：离心式和衝壓式。

离心式水轮机通常适用于较高的水头，其特点是水流进入转子后形成涡流，推动转子转动。

而衝壓式水轮机则适用于更高的水头，其特点是水流冲击转子，将转子推动起来。

其次，设计方面，超高水头水电站冲击式水轮机的设计需要考虑以下几个关键点：1.转速选择：由于水头高，通过冲击力驱动水轮机工作时，转速较高。

根据特性曲线，选择转速时需要考虑到转速与效率之间的关系。

2.转子结构设计：转子是水轮机的核心部件，需要采用合适的材料和结构设计来满足高速水流的冲击。

特别是转子叶片的设计需要考虑到叶片的强度、耐磨性和水力性能。

3.损失和效率优化：由于水头高，水轮机转动时会有较大的能量损失，因此需要通过优化设计减小损失，提高水轮机的效率。

这可以通过优化叶片形状、减小水流分离等方式来实现。

4.涡轮内部流场分析和优化：超高水头水轮机的涡轮内部流场复杂，需要通过流场分析和优化来改善流线和流速分布，减小损失和提高效率。

5.动态特性分析：超高水头水轮机工作时会受到较大的冲击力和水压力的影响，需要进行动态特性分析，保证水轮机在各种工况下的稳定工作。

总之，超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理和设计需要全面考虑水头高度、水轮机工作原理、机械强度和水力性能，通过合理的选型和设计来满足超高水头水电站的要求，提高水能的利用效率。

这需要工程师对水轮机的结构、流场和动态特性有深入的了解，并采用现代设计方法和工具进行分析和优化。

水轮机毕业设计说明书

目录摘要 (3)1 前言 (4)2 水轮机选型设计 (5)2.1 水轮机台数及型号的选择 (5)2。

2 初选额定工况点 (6)2。

3 确定转轮直径 (7)2.4额定转速的确定 (7)2.5 效率及单位参数修正值 (8)2。

6 检验所选水轮机的实际工作区域 (9)2.7 确定导叶开度 (10)2.8 计算额定流量 (11)2.9 确定水轮机的吸出高度 (11)2。

10 计算水轮机飞逸转速 (15)2.11 估算轴向水推力 (15)2。

12 估算水轮机质量 (16)2。

13 绘制水轮机运转综合特性曲线 (16)3 蜗壳水力设计 (21)3。

1 概述 (21)3.2 蜗壳类型的选择 (21)3。

3 金属蜗壳主要参数的确定 (22)3.4 金属蜗壳水力设计计算 (22)4 尾水管设计 (27)4。

1 尾水管的作用及类型 (28)4.2尾水管类型的选择 (28)4。

3 绘制尾水管水力单线图 (28)5 水轮机导水机构运动图的绘制 (29)5.1 导水机构的作用及类型 (29)5.2 绘制导水机构运动图的目的 (29)5。

3 径向式导水机构运动图的绘制 (30)6 水轮机结构设计 (34)6.1 概述 (34)6。

2 转轮的结构设计 (35)6.3 导叶的结构、系列尺寸和轴颈选择 (36)6.4 导叶的传动机构 (37)6。

5 导水机构的环形部件设计 (37)6.6 真空破坏阀 (39)6。

7 主轴的设计 (40)6.8 轴承的结构 (41)6.9 补气装置 (42)6.10 主轴的密封 (43)7 导叶加工图的绘制 (44)8 蜗壳强度计算 (44)8。

1 对金属蜗壳的受力分析 (44)8。

2 编程进行强度计算 (47)9 结论 (51)总结与体会 (52)谢辞 (52)参考文献 (53)摘要本次设计是在给出仙溪水电站原始资料的情况下，为电站进行水轮机选型设计，并绘制出运转综合特性曲线。

从最大水头考虑,初步选定了HL D和HL220/A153两个转轮型号，然后从机组的运行稳定性和经240/41济性(电站开挖量）对两个转轮进行综合比较分析,最终确定出水轮机型号为220/153140--，机组台数为两台.在此基础上，完成蜗壳及尾HL A LJ水管的水力设计及单线图的绘制、导水机构运动图的绘制、水轮机总装图的绘制、水轮机导叶零件图的绘制以及蜗壳的强度计算等设计任务。

冲击式水轮机毕业设计

冲击式水轮机毕业设计任务书、基本资料和指示书河海大学水电学院动力系二○○六年三月冲击式水轮机毕业设计任务书一、设计内容根据给定的原始资料，对指定的电站、指定的原始参数进行该电站的机电初步设计，包括：电站装机机型的比较设计和参数选择，调节保证计算及调速设备选择，该电站的辅助系统设计和电气一次系统初步设计。

二、时间安排1、电站装机机型比较设计4周2、调节保证系统1周3、辅助系统2周4、专题 1.0周5、电气部分2周6、成果整理1周7、评阅答辩1周8、机动0.5周总计12.5周三、成果要求1、设计说明书：说明设计思想，方案比较，参考资料及最终结果。

2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。

3、图纸：主机部分厂房纵剖图，配水环管装配图，水系统图，气系统图和油系统图，电气主接线图及专题部分图纸，规格为1号图，其中主机部分厂房纵剖图及配水环管图要求既要画出手工图纸又要CAD图，其他全部CAD图。

冲击式水轮机毕业设计资本资料一、田湾河电站田湾河位于四川甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，为大渡河中游的一级支流，发源于贡嘎山西侧，主源莫溪沟由北向南流，在魏石达先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸汇入后始称田湾河。

下行至界碑石进入石棉县境内并有环河自右岸汇入，经草科、田湾在两河口注入大渡河。

整个田湾河开发方案规划为干、支流“两库四级”开发。

整个梯级从上至下依次由巴王海、仁宗海、金窝和大发四级水电站组成。

业主提出整体开发田湾河的思想，计划在2007年内完成仁宗海、金窝、大发三个梯级水电站的建设。

仁宗海水库水电站位于康定县和石棉县交界处，工程为混合式开发。

电站龙头水库坝址位于仁宗海口上游约400m处，水库正常蓄水位2930m，总库容1.09亿m3，调节库容0.91亿m3，水库具有年调节性能；引水隧洞长约7.5km；地下厂房厂址位于界碑石下游约650m，距田湾河河口约30km。

仁宗海水库电站工程已于2003年开工，第一台机组计划投产日期2007年6月1日。

冲击式水轮机“毕业设计”

冲击式水轮机喷嘴CFD优化设计

四川大发水电站厂房设计毕业设计

新型冲击式水轮机的设计和实验验证

水电站水轮机设计毕业论文

水轮机选型毕业设计

冲击式水轮机设计的探讨和发展探究[1]

冲击式水轮机的结构设计和造型优化

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计

水轮机毕业设计 开题报告材料

冲击式水轮机的设计和优化方法探究

新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组的设计

Khadori(卡杜里)电站冲击式水轮机设计

毕业设计(论文)—水轮机导水控制装置结构设计及加工工艺

水轮机课程设计(完整版)

基于计算流体力学的冲击式水轮机优化设计研究

水轮机毕业设计

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计

水轮机毕业设计说明书

冲击式水轮机毕业设计

水轮机毕业设计开题报告材料