03 水轮机的相似理论与模型实验
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有什么变化规律？
4、水轮机模型试验的目的是什么？ 5、什么是水轮机飞逸转速？在飞逸工况时，水流能量消耗在 什么地方？实际电站采用哪些措施防飞逸措施？
6 、如何进行同类型水轮机在相似工况下的工作参数换算？
END
第2节：水轮机的效率换算与单位参数修正
1、最优工况下效率修正
2、非最优工况下效率修正
3、单位参数的修正（书上没讲清楚）
最优工况
其他工况
第3节：水轮机的比转速
1、比转速：综合反映水轮机性能的单位参数。
可用于水轮机的分类和选型：
轴流式水轮机属高比转速水轮机，水斗式水轮机属低比转速 水轮机，混流式水轮机属中比转速水轮机。
逸特性、轴向水推力及过流部件的力学特性等。
其中，能量试验：主要是测定模型水轮机在各种工况
下的运行效率。该试验装置称为水轮机的能量试验台。
意义： 将模型试验所得到的工况参数组成单位转速n11和单
位流量Q11，分别以它们为纵坐标及横坐标，按效率相等工况 连线，绘出综合特性曲线。
水电设计部门可利用该综合特性曲线，运用相似定律，然 后绘出水电站的运转特性曲线。为运行部门提供发电依据， 分析水轮机设备的运行特性。
提高比转速的意义：提高功率、提高转速、减小机组尺寸、 减轻重量。(详细的参见书上，如下：)
2、比转速与水轮机性能的关系
3、比转速与水轮机几何参数 转轮进、出口直径比D1/D2随转速的增加而减小。（为减小转
轮出口流速，降低气蚀系数）
第4节：水轮机的模型试验
任务：主要是测定各种工况下的能量特性、汽蚀特性、飞
总之，水轮机的单位参数n11和Q11是水轮机的重要参数。 第一，是判别几何相似的两个同型号水轮机运行工况相似的依据。 第二，利用单位转速n11和单位流量Q11可作为衡量水轮机的技术性能指标。 例如在水头H和转轮直径D相同的条件下，具有较大n11和Q11的值的水轮机 型号技术性能较优越。所以，它们也是水轮机选型的主要依据。
一、开敞式能量实验台
二、封闭式试验台（高精度、高水头、高参数等）
模型试验技术
100米高水头水力试验I台
150米高水头水力试验II台
水轮机模型试验装置
第5节：水轮机的飞逸特性
1 复习题： 1、水轮机相似应符合的条件是什么？ 2、水轮机工况相似时，比转速是否相等; 反之如何？为什么? 3、随着比转速的提高或降低，水轮机的工作参数和几何形状
第三章 水轮机的相似理论与模型试验
第1节：水轮机的相似理论与单位参数 第2节：水轮机的效率换算与单位参数修正 第3节：水轮机的比转速
第4节：水轮机的模型试验 第5节：水轮机的飞逸特性
第1节：水轮机的相似理论与单位参数
水轮机系列： 相似理论：研究同系列水轮机的几何尺寸及特性参数间相似规 律、和转换关系的理论。
n11
nD1
H s
Q11
D12
Q
H S
N11
N
D12 (H S )3 / 2
目前在模型中整理试验成果时，或在初步设计时，都采用上述 公式，它应用简便，但比较粗糙，常作近似计算。
因此，单位参数可以表示出相似水轮机的特性，是几何相似水轮机保持 相似工况的一种判别准则。
同时对几何形状不同的各种系列水轮机，利用单位参数可以比较方便地进 行过流能力、转速高低、出力大小的性能比较，选择性能较好的转轮。
U12
U
2 2
2g
W1
W22 2g
Vx Kvx 2gHs
u1
D1n
60
K u1
2 gH s
nD1 nM D1M 常数
HBaidu Nhomakorabeas
H MsM
Q0 D12 HS
QM0M
D12M H MSM
常数 N
D12 (Hs )3/ 2 j
NM D12M (H M sM )3/ 2 jM
在进行水轮机模型试验时，由于试验装置情况和要求不同， 水轮机的模型直径和试验水头也不相同，因此模型试验得到 的参数也就不可能相同，这样就不便于进行水轮机的性能比 较。为了比较时有一个统一的标准，通常规定把模型试验成 果都统一换算到转轮直径为m,有效水头m时的水轮机参数， 这种参数就称为它为单位参数。
：只有满足了这些条件，模型和原型的水流状态、水力性能才能相似。
水流各点上的作用力，如压力、惯性力、 重力、摩擦力等方向相同，大小成比例。
水轮机在相似工况下运行时，其各工作参数（如水头、 流量、转速等）之间的固定关系。
Vu1 u1; Vu2 u2 ; u1 u2 ;
Hs
V12 V22 2g
4、水轮机模型试验的目的是什么？ 5、什么是水轮机飞逸转速？在飞逸工况时，水流能量消耗在 什么地方？实际电站采用哪些措施防飞逸措施？
6 、如何进行同类型水轮机在相似工况下的工作参数换算？
END
第2节：水轮机的效率换算与单位参数修正
1、最优工况下效率修正
2、非最优工况下效率修正
3、单位参数的修正（书上没讲清楚）
最优工况
其他工况
第3节：水轮机的比转速
1、比转速：综合反映水轮机性能的单位参数。
可用于水轮机的分类和选型：
轴流式水轮机属高比转速水轮机，水斗式水轮机属低比转速 水轮机，混流式水轮机属中比转速水轮机。
逸特性、轴向水推力及过流部件的力学特性等。
其中，能量试验：主要是测定模型水轮机在各种工况
下的运行效率。该试验装置称为水轮机的能量试验台。
意义： 将模型试验所得到的工况参数组成单位转速n11和单
位流量Q11，分别以它们为纵坐标及横坐标，按效率相等工况 连线，绘出综合特性曲线。
水电设计部门可利用该综合特性曲线，运用相似定律，然 后绘出水电站的运转特性曲线。为运行部门提供发电依据， 分析水轮机设备的运行特性。
提高比转速的意义：提高功率、提高转速、减小机组尺寸、 减轻重量。(详细的参见书上，如下：)
2、比转速与水轮机性能的关系
3、比转速与水轮机几何参数 转轮进、出口直径比D1/D2随转速的增加而减小。（为减小转
轮出口流速，降低气蚀系数）
第4节：水轮机的模型试验
任务：主要是测定各种工况下的能量特性、汽蚀特性、飞
总之，水轮机的单位参数n11和Q11是水轮机的重要参数。 第一，是判别几何相似的两个同型号水轮机运行工况相似的依据。 第二，利用单位转速n11和单位流量Q11可作为衡量水轮机的技术性能指标。 例如在水头H和转轮直径D相同的条件下，具有较大n11和Q11的值的水轮机 型号技术性能较优越。所以，它们也是水轮机选型的主要依据。
一、开敞式能量实验台
二、封闭式试验台（高精度、高水头、高参数等）
模型试验技术
100米高水头水力试验I台
150米高水头水力试验II台
水轮机模型试验装置
第5节：水轮机的飞逸特性
1 复习题： 1、水轮机相似应符合的条件是什么？ 2、水轮机工况相似时，比转速是否相等; 反之如何？为什么? 3、随着比转速的提高或降低，水轮机的工作参数和几何形状
第三章 水轮机的相似理论与模型试验
第1节：水轮机的相似理论与单位参数 第2节：水轮机的效率换算与单位参数修正 第3节：水轮机的比转速
第4节：水轮机的模型试验 第5节：水轮机的飞逸特性
第1节：水轮机的相似理论与单位参数
水轮机系列： 相似理论：研究同系列水轮机的几何尺寸及特性参数间相似规 律、和转换关系的理论。
n11
nD1
H s
Q11
D12
Q
H S
N11
N
D12 (H S )3 / 2
目前在模型中整理试验成果时，或在初步设计时，都采用上述 公式，它应用简便，但比较粗糙，常作近似计算。
因此，单位参数可以表示出相似水轮机的特性，是几何相似水轮机保持 相似工况的一种判别准则。
同时对几何形状不同的各种系列水轮机，利用单位参数可以比较方便地进 行过流能力、转速高低、出力大小的性能比较，选择性能较好的转轮。
U12
U
2 2
2g
W1
W22 2g
Vx Kvx 2gHs
u1
D1n
60
K u1
2 gH s
nD1 nM D1M 常数
HBaidu Nhomakorabeas
H MsM
Q0 D12 HS
QM0M
D12M H MSM
常数 N
D12 (Hs )3/ 2 j
NM D12M (H M sM )3/ 2 jM
在进行水轮机模型试验时，由于试验装置情况和要求不同， 水轮机的模型直径和试验水头也不相同，因此模型试验得到 的参数也就不可能相同，这样就不便于进行水轮机的性能比 较。为了比较时有一个统一的标准，通常规定把模型试验成 果都统一换算到转轮直径为m,有效水头m时的水轮机参数， 这种参数就称为它为单位参数。
：只有满足了这些条件，模型和原型的水流状态、水力性能才能相似。
水流各点上的作用力，如压力、惯性力、 重力、摩擦力等方向相同，大小成比例。
水轮机在相似工况下运行时，其各工作参数（如水头、 流量、转速等）之间的固定关系。
Vu1 u1; Vu2 u2 ; u1 u2 ;
Hs
V12 V22 2g