1、能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海第三章第三章 水轮机工作原理水轮机工作原理v第一节第一节 水轮机内的能量平衡水轮机内的能量平衡v第二节第二节 水轮机中水流运动的分析水轮机中水流运动的分析v第三节第三节 水轮机进出口速度三角形水轮机进出口速度三角形v第四节第四节 水轮机基本方程式水轮机基本方程式v第五节第五节 水轮机运行工况分析水轮机运行工况分析能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海第一节第一节 水轮机内的能量平衡水轮机内的能量平衡水轮机在转换能量过程中，存在着能量损失，故输出水轮机在转换能量过程中，存在着能量损失，故输出功率小于输入功率。功率小于输入功率。NNNi 水水
2、流流输入功率输入功率 水轮机水轮机输出功率输出功率 水轮机内总水轮机内总的功率损失的功率损失 水轮机内的能量损失可分为：水轮机内的能量损失可分为：容积损失：容积损失：水力损失：水力损失：机械摩擦损失：机械摩擦损失：容积效率容积效率水力效率水力效率机械效率机械效率能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海1 1.容积损失及容积效率容积损失及容积效率QQQqQeV原因：原因：容积效率容积效率 漏水量漏水量 有效流量有效流量 2.2.水力损失及水力效率水力损失及水力效率HHHqQHHqQeh)()(水力效率水力效率 水力损失水力损失 有效水头有效水头 总流量总流量 原因：原因：工作水头工作水头
3、发生位置：发生位置：能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海3.机械摩擦损失及机械效率机械摩擦损失及机械效率eeememHQNNNN原因：原因：机械效率机械效率 机械损失功率机械损失功率有效功率有效功率 4.4.水轮机总效率水轮机总效率mhV机械效率机械效率 容积效率容积效率 水力效率水力效率 总效率总效率 输出功率输出功率 水轮机的效率是衡量水轮机能量转换性能的综合指标。它水轮机的效率是衡量水轮机能量转换性能的综合指标。它与水轮机型式、结构尺寸、加工工艺及运行工况等多因素与水轮机型式、结构尺寸、加工工艺及运行工况等多因素有关。有关。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海一、蜗壳
4、中的水流运动一、蜗壳中的水流运动蜗壳中的水流运动规律，目前有两种观点：蜗壳中的水流运动规律，目前有两种观点：1 1蜗壳断面平均速度的周向分量为常数蜗壳断面平均速度的周向分量为常数CVVu0均CrVu2 2蜗壳内任一点水流速度的切向分量蜗壳内任一点水流速度的切向分量与该点距水轮机轴线的半径的乘积不变，与该点距水轮机轴线的半径的乘积不变，即蜗壳中水流按即蜗壳中水流按等速度矩规律等速度矩规律运动运动蜗壳中距水轮机轴线蜗壳中距水轮机轴线半径半径 r r 相同的各点，其水流切向速度相同的各点，其水流切向速度 V Vu u 相等相等；距水轮机轴线距水轮机轴线半径半径 r r 不同的点，其切向速度不同的点，
5、其切向速度 V Vu u 与半径成反比。与半径成反比。第二节第二节 水轮机中水流运动的分析水轮机中水流运动的分析能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海等速度矩规律等速度矩规律0,0PVl忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。l蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流动。蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流动。l蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动，即流速、压力等蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动，即流速、压力等满足如下关系：满足如下关系：实践证明，水轮机按实践证明，水轮机按“等速度矩规律等速度矩规律”设计的蜗壳性能较好。设计的蜗壳性能
6、较好。“等速度矩等速度矩”规律对蜗壳中的水流运动作如下假设：规律对蜗壳中的水流运动作如下假设：蜗壳内的水流运动为蜗壳内的水流运动为理想液体作轴对称流动理想液体作轴对称流动。QiQQQii360计算断面蜗计算断面蜗壳的包角。壳的包角。要求通过蜗壳的水流能均匀地要求通过蜗壳的水流能均匀地轴对称地进入导水机械及转轮，轴对称地进入导水机械及转轮，因此各断面的流量应均匀地减因此各断面的流量应均匀地减小小能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海蜗壳中水流流线的特点蜗壳中水流流线的特点 假设蜗壳假设蜗壳各断面高度相等各断面高度相等，并且，水流速度沿蜗壳断面高度方向均匀，并且，水流速度沿蜗壳断面高度方向
7、均匀分布。分布。蜗壳中任一点水流速度，可分解为切向速度和径向速度蜗壳中任一点水流速度，可分解为切向速度和径向速度 ruVVV设该点速度与圆周方向夹角为设该点速度与圆周方向夹角为 urVVtg则则rbQVr2因水流沿圆周方向均匀进入水轮机导水机构和转轮，故：因水流沿圆周方向均匀进入水轮机导水机构和转轮，故：bCQrCrbQVVtgur22由此得到由此得到则有，在水头和流量一定时，则则有，在水头和流量一定时，则 为常数。为常数。因此，蜗壳内的水流流线呈对数螺线状。因此，蜗壳内的水流流线呈对数螺线状。tg蜗壳断面蜗壳断面大多不是大多不是等高的等高的 能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海二、
8、转轮中的水流运动二、转轮中的水流运动圆柱坐标系：圆柱坐标系：rZ由由 、组成的平面称为组成的平面称为子午平面子午平面（径面）。（径面）。=0=0或或180180o o的径面称为的径面称为轴面轴面。1.1.基本概念基本概念子午面、轴面：子午面、轴面：、rZ能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海轴面投轴面投影影将空间的一点或某一物体，保持其与将空间的一点或某一物体，保持其与轴线间的径向距离不变，采用旋转投轴线间的径向距离不变，采用旋转投影法将其投到轴面上得到的投影，即影法将其投到轴面上得到的投影，即为该物体的为该物体的轴面投影轴面投影。对混流式水轮机而言，由于轴平面与对混流式水轮机而言，由
9、于轴平面与转轮上冠，下环正交，因此，在其轴转轮上冠，下环正交，因此，在其轴面投影图上，面投影图上，上冠，下环的投影线为上冠，下环的投影线为实际的轮廓形状。实际的轮廓形状。而而叶片进、出水边叶片进、出水边在轴面上的投影线保持了真实的径向在轴面上的投影线保持了真实的径向尺寸。尺寸。这是使用轴面投影的优点。这是使用轴面投影的优点。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海流面流面翼型截面、骨线翼型截面、骨线 流面与转轮叶片相交在流面上呈现流面与转轮叶片相交在流面上呈现出的断面称为出的断面称为翼型截面。翼型截面。若叶片数目无限多，翼型截面变为若叶片数目无限多，翼型截面变为一条线，称之为翼型的一条线
10、，称之为翼型的骨线。骨线。叶片的进口角、出口角叶片的进口角、出口角 叶片进口边骨线与圆周切线的夹角称为叶片进口边骨线与圆周切线的夹角称为叶叶片进口角，片进口角，用用 表示。表示。叶片出口边骨线与圆周切线的夹角称为叶片出口边骨线与圆周切线的夹角称为叶叶片出口角，片出口角，用用 表示。表示。1b2b流线绕轴旋转构成的回转面称流线绕轴旋转构成的回转面称流面流面。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海2.2.水流运动的合成与分解水流运动的合成与分解轮转中的水流运动是一种复杂的运动。一方面水流相对于叶片的轮转中的水流运动是一种复杂的运动。一方面水流相对于叶片的流动，称为相对流动；另一方面水流随转
11、轮的运动，称为圆周运流动，称为相对流动；另一方面水流随转轮的运动，称为圆周运动或牵连运动。转轮中的水流动动可以看成这两种运动的合成动或牵连运动。转轮中的水流动动可以看成这两种运动的合成。wuv根据平行四边形法则可得到一个由速度根据平行四边形法则可得到一个由速度和二个分速度构成的向量三角形和二个分速度构成的向量三角形水流水流速度三角形。速度三角形。转轮进，出口处的速度三角形研究水轮机工转轮进，出口处的速度三角形研究水轮机工作过程和进行转轮水力设计的工具。作过程和进行转轮水力设计的工具。绝对速度与牵连速度的夹角称为绝对速度与牵连速度的夹角称为水流绝对进（出）口角水流绝对进（出）口角，用用 表示。表
12、示。相对速度与牵连速度的夹角称为相对速度与牵连速度的夹角称为水流相对进（出）口角水流相对进（出）口角，用用 表示。表示。)2(1)2(1能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海为了便于研究方便，又常将为了便于研究方便，又常将位于某点的水流绝对速度位于某点的水流绝对速度用用它的三个坐标分量来表示它的三个坐标分量来表示 umzurvvvvvv同样，将位于某点的水流相对速同样，将位于某点的水流相对速度用它的三个坐标分量来表示度用它的三个坐标分量来表示 umzurwwwwww能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海复习复习uzrumvvvvvvuzrumwwwwww水流运动速度的合成与分解
13、水流运动速度的合成与分解能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海一、混流式水轮机转轮进、出口速度三角形一、混流式水轮机转轮进、出口速度三角形 l 圆周速度：圆周速度：6011nDul 轴面速度：轴面速度：11FQvvm1.1.进口速度三角形进口速度三角形 水轮机的水轮机的容积效率容积效率转速转速考察点直径考察点直径流量流量过水断过水断面面积面面积第三节第三节 水轮机进、出口速度三角形水轮机进、出口速度三角形能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海确定过水断面面积确定过水断面面积近似计算：近似计算：2111DkF与转轮型式与转轮型式和结构有关和结构有关aeglRF21011bDF能源
14、动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海绘制进口速度三角形的条件绘制进口速度三角形的条件l 绝对进水角绝对进水角 1低比速水轮机，叶片进口边据导低比速水轮机，叶片进口边据导叶出口很近可近似认为绝对进水叶出口很近可近似认为绝对进水角等于导叶的出口水流角，即角等于导叶的出口水流角，即01221100DvDvuu导叶出口流速导叶出口流速的圆周分量的圆周分量叶片进口流速叶片进口流速的圆周分量的圆周分量导叶出口圆直径导叶出口圆直径l 进口绝对速度的圆周分量进口绝对速度的圆周分量 1uv中、高比速水轮机，可认为中、高比速水轮机，可认为导叶出口到转轮进口速度矩导叶出口到转轮进口速度矩不变，即不变，即（a）
15、（b）能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海进口速度三角形的绘制进口速度三角形的绘制l 绘制出圆周速度的大小、方向绘制出圆周速度的大小、方向1ul 绘制出轴面速度的大小，并由其绘制出轴面速度的大小，并由其端点作圆周速度矢量的平行线端点作圆周速度矢量的平行线1mvl 根据绝对进水角绘制绝对速度矢根据绝对进水角绘制绝对速度矢量量11vl 连接圆周速度矢量的末端到绝对连接圆周速度矢量的末端到绝对速度的末端得到相对速度矢量速度的末端得到相对速度矢量1w11uv1v11w11uw如若已知圆周速度的周向分量，在绘出如若已知圆周速度的周向分量，在绘出 后
16、，过其末端引垂线，后，过其末端引垂线，与圆周速度的平行线相交。分别将圆周速度的首、尾端与该交点连与圆周速度的平行线相交。分别将圆周速度的首、尾端与该交点连接，得到绝对速度和相对速度的大小、方向。接，得到绝对速度和相对速度的大小、方向。1uv1u1mv能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海2.2.出口速度三角形出口速度三角形绘制出口速度三角形的条件绘制出口速度三角形的条件l 圆周速度：圆周速度：6022nDul 轴面速度：轴面速度：22FQvvm近似计算：近似计算：2222DkFl 水流相对出水角：水流相对出水角：2u2uw2w2v2uv222mv22b叶片出水角叶片出水角能源动力工程学
17、院能源动力工程学院 何宝海何宝海二、轴流式水轮机转轮进、出口速度三角形二、轴流式水轮机转轮进、出口速度三角形 l 圆周速度：圆周速度：60121nDuul 轴面速度：轴面速度：FQvvvmm2121DD 2214hdDF转轮轮毂直径转轮轮毂直径其余同混流式水轮机。其余同混流式水轮机。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海例题例题1 1解：解：smnDu4.526050026011smbDQFQvm9.112.0215011smvvm2.4914sin9.11sin111smctgctgvvmu7.47149.11111smvvuwmu8.129.11)7.474.52()(222121
18、1172689.117.474.521111arcctgvvuarcctgmu1mv1u1w1v111uw1uv已知混流式水轮机的下列数据：已知混流式水轮机的下列数据：D D1 1=2=2mm，b b0 0=0.2=0.2mm，QQ=15=15mm3 3/s/s,n n=500=500r/minr/min,导叶出水角导叶出水角=14=140 0。试求转轮进口速度三角形中的试求转轮进口速度三角形中的 v v1,1,v vu1,u1,ww1,1,1 1。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海例题例题2 21 smDnuu9.136050053.06021解：解：smdDQvvhmm19.6
19、)28.07.0(42)42222121（smctgctgDbQctgvvvruu353.028.055200000111u1w1v1mv00v0uv0rv1uv1uw.,2553.0.55;min500;2;28.0;28.0;7.022211120301wvwvmDrnsmQmdmbmDbh和中的转轮进出口速度三角形层的圆柱试求：导叶出水角下列数据：已知某轴流式水轮机的能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海例题例题2 2续续smuuuwmu5.1219.6)39.13()(2222122121114295.1219.6arcsinarcsin111wvmsmvwbm7.1425si
20、n19.6sin222smwuvbu58.025cos7.149.13cos2222smvvvmu22.619.658.02222222938458.019.6222arctgvvarctgum222u2w2v2mvsmvvvum88.6319.622212112uw2uv111u1w1v1mv1uv1uw能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海第四节第四节 水轮机基本方程式水轮机基本方程式水轮机转轮如何将水流能量转化为转轴上的水轮机转轮如何将水流能量转化为转轴上的旋转机械能？旋转机械能？一、水轮机基本方程式的导出一、水轮机基本方程式的导出 质量为质量为 的物体以速度的物体以速度 运动时
21、，其动量运动时，其动量是是 ,若物体至轴若物体至轴 的距离为半径的距离为半径 ，所在处所在处的速度的速度 与半径与半径 的圆周切线之夹角为的圆周切线之夹角为 ，则，则质量对轴的动量矩等于质量对轴的动量矩等于 或或 mvvmocosrvmrrvmurv能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海动量矩定理动量矩定理)coscos()(111222rvrvdtqdtdmvrdtdcosrvmdtdMW所以有所以有外力对定轴外力对定轴的力矩之和的力矩之和 动量矩动量矩变变 化化取两叶片之间的一个流道分析。取两叶片之间的一个流道分析。根据连续性定理，根据连续性定理，单位时间内进、出流道的水体质量相同
22、单位时间内进、出流道的水体质量相同，所以有所以有单元流道动量矩的变化：单元流道动量矩的变化：通过单元流道的流量通过单元流道的流量 1.1.水流通过转轮时的动量矩变化水流通过转轮时的动量矩变化)(1122rvrvquu能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海水流通过转轮时的动量矩变化水流通过转轮时的动量矩变化 l重力：重力：l上冠、下环的内表面对水流压力：上冠、下环的内表面对水流压力：l转轮外的水流在转轮进、出口处对所观察转轮外的水流在转轮进、出口处对所观察水流的压力；水流的压力；l转轮叶片的作用力转轮叶片的作用力 2.2.单元体受力分析：单元体受力分析：)()(1122rvrvqmvrd
23、tdMuuw转轮叶片对水转轮叶片对水流的作用力矩流的作用力矩 wwMM水流对转轮叶水流对转轮叶片的作用力矩片的作用力矩 )(2211rvrvQMMuuew整个转轮的情况：整个转轮的情况：)(2211rvrvquu能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海 heHgQNMheuueHgQrvrvQ)(2211整理得整理得 基本方程式的导出基本方程式的导出2211,ruru由于由于所以有所以有令令2221112,2rvrvuu)(221gHh(C)(C)(12211uuhvuvugH(B)(B)(2211rvrvgHuuh(A)(A)转轮进口处的转轮进口处的水流速度环量水流速度环量 转轮出口处
24、的转轮出口处的水流速度环量水流速度环量 基本方程式的分析：基本方程式的分析：l水流机械能转变为转轮旋转水流机械能转变为转轮旋转机械能的机械能的能量守恒能量守恒方程式。方程式。l水轮机转换能量是水轮机转换能量是水流与转水流与转轮叶片相互作用轮叶片相互作用的结果。的结果。l水流对转轮做功的必要条件水流对转轮做功的必要条件是当它通过转轮时，其是当它通过转轮时，其速度速度矩或环量发生变化矩或环量发生变化。l提高水轮机转换能量能力的提高水轮机转换能量能力的途径就是使途径就是使进、出口环量差进、出口环量差加大加大。当出口环量最小时水。当出口环量最小时水轮机的做功能力最强。轮机的做功能力最强。则则能源动力工
25、程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海例题例题1 1smnDu4.526011smctgctgvvmu7.47149.11111解：解：smnDu7.366022smugHvuvhuu36.12112541836.17.361222222arctgvuvarctgumb)(12211uuhvuvugH因为因为所以所以已知混流式水轮机的下列数据：已知混流式水轮机的下列数据：D1=2m，b0=0.2m，Q=15m3/s,n=500r/min,导叶出水角导叶出水角0=140。若转轮叶片出水边与下环交点处若转轮叶片出水边与下环交点处的直径的直径D2=1.4m，该处的轴面速度，该处的轴面速度vm=12m/
26、s,为满足为满足Hh=250m的条的条件，叶片出口部分在件，叶片出口部分在D2=1.4m的安放角的安放角b2应为多少？应为多少？（采用无限（采用无限簿叶假定计算）簿叶假定计算）能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海例题例题2 2 smDnuu9.136050053.06021解：解：smctgctgDbQctgvvvruu353.028.0552000001mvvguHuuh43.381.9)58.03(9.13)(21smwuvbu58.025cos7.149.13cos2222。转轮所利用的有效水头层的圆柱试求：导叶出水角下列数据：已知某轴流式水轮机的2553.0.55;min50
27、0;2;28.0;28.0;7.020301bhmDrnsmQmdmbmD能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海第五节第五节 水轮机运行工况分析水轮机运行工况分析水轮机在不同的工况下运行时具有不同的效率，其中效水轮机在不同的工况下运行时具有不同的效率，其中效率最高的工况称为率最高的工况称为最优工况最优工况。一、最优工况一、最优工况1.1.最优工况的条件最优工况的条件l无撞击进口无撞击进口当转轮进口水流相对速度的方向与进口处骨线的当转轮进口水流相对速度的方向与进口处骨线的切线方向一致时，称切线方向一致时，称无撞击进口。无撞击进口。即即 11b此时，水流对叶片不发生撞击和脱流，其绕流是此时
28、，水流对叶片不发生撞击和脱流，其绕流是平顺的，水力损失小平顺的，水力损失小。如果进口处水流相对速度与该点叶片骨线的切线方如果进口处水流相对速度与该点叶片骨线的切线方向不一致，则会形成水流向不一致，则会形成水流冲角冲角 (其值可正可负其值可正可负)。11b能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海011b00正正面面背背面面 时，在叶片进口区出现脱流和时，在叶片进口区出现脱流和旋涡，从而产生撞击损失旋涡，从而产生撞击损失。0通常取通常取103水轮机在设计工况下的水力效率水轮机在设计工况下的水力效率虽有微小下降，但却显著地虽有微小下降，但却显著地改善改善了大流量工况区的水力性能了大流量工况区的
29、水力性能，同，同时时减小了整片叶片的弯曲减小了整片叶片的弯曲，也有，也有利于利于改善水力性能改善水力性能。在有撞击进口的情况下，将出现撞击在有撞击进口的情况下，将出现撞击分量分量 ，撞击损失可用，撞击损失可用 的大小的大小来估量。一般来说，冲角来估量。一般来说，冲角 较小时，较小时，撞击损失是微小的。考虑到这一情况，撞击损失是微小的。考虑到这一情况，在实际设计中，一般使进口安放角在实际设计中，一般使进口安放角 比进口角比进口角 略小。略小。gwc22cw1b1能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海l法向出口法向出口根据水轮机基本方程式，水轮机的水力效率可表示为根据水轮机基本方程式，水轮
30、机的水力效率可表示为 )(12211uuhvuvuHgmax220有最大值有最大值时，时，当当huvu9000222此时时，当从速度三角形知：uuvuv转轮出口水流无旋转，转轮出口水流无旋转，水流绝对水流绝对出口角出口角 的水流出口称为的水流出口称为法向出口。法向出口。902转轮出口环量的影响转轮出口环量的影响对尾水管能量利用的影响对尾水管能量利用的影响对进口水流的影响对进口水流的影响 能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海转轮出口环量的影响转轮出口环量的影响12uuvv即即不同比速水轮机主要损失所发生部位不同：不同比速水轮机主要损失所发生部位不同：l低比速混流式水轮机，水力损失主要发
31、生在引水、导水部件。低比速混流式水轮机，水力损失主要发生在引水、导水部件。l中、高比速混流式和轴流式水轮机水力损失主要发生在转轮区中、高比速混流式和轴流式水轮机水力损失主要发生在转轮区域和尾水管内。域和尾水管内。若转轮出口环量增大，则要求转轮进口环量若转轮出口环量增大，则要求转轮进口环量也相应增大。也相应增大。失失引水、导水部件中的损引水、导水部件中的损转轮区域水力损失转轮区域水力损失111vwvu尾水管中的能量损失尾水管中的能量损失引水部件中的损失引水部件中的损失转轮区域水力损失转轮区域水力损失222vwvu能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海二、非最优工况二、非最优工况最优工况只
32、会在某水头、流量和转速的条件下才能出现。但水最优工况只会在某水头、流量和转速的条件下才能出现。但水轮机在实际运行中，水头、流量总是变化的，不可避免地要偏轮机在实际运行中，水头、流量总是变化的，不可避免地要偏离最优工况离最优工况在在非最优工况非最优工况下运行。下运行。1.1.水头不变，流量减小水头不变，流量减小（导叶开度减小时导叶开度减小时）)()(2222222111111111偏离法向出口偏离法向出口负撞击负撞击uumummvvwwwuuwwvwvuu能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海变工况分析变工况分析)()(222222211111111偏离法向出口偏离法向出口负撞击负撞击u
33、umuumvvwwwuuwwvvvuu2.2.流量不变（导叶开度不变），水头减小时流量不变（导叶开度不变），水头减小时 能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海三、轴流转桨式水轮机三、轴流转桨式水轮机轴流定桨式轴流定桨式轴流转桨式轴流转桨式2u2w2v2v2w2w 2v 2111u1w1v桨叶与导叶之间实现了最有利配合的工况称为桨叶与导叶之间实现了最有利配合的工况称为协联工况。协联工况。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海本章教学要求本章教学要求 l水轮机内能量损失的种类及不同损失发生的部位；水轮机内能量损失的种类及不同损失发生的部位；l提高水轮机效率的途径；提高水轮机效率的途
34、径；l了解水轮机内水流运动的特点，学会分析水流运动了解水轮机内水流运动的特点，学会分析水流运动的方法；的方法；l掌握绘制速度三角形的方法；掌握绘制速度三角形的方法；l理解水轮机基本方程式的含义，并能利用其分析提理解水轮机基本方程式的含义，并能利用其分析提高水轮机转换能量能力的途径；高水轮机转换能量能力的途径；l掌握最有工况的有关概念，并能分析非最优工况运掌握最有工况的有关概念，并能分析非最优工况运行对水轮机性能的影响；行对水轮机性能的影响；l基本方程式的相关计算。基本方程式的相关计算。能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海l轴流式和混流式转轮中水流运动各有什么特点？轴流式和混流式转轮中
35、水流运动各有什么特点？l什么叫水轮机的速度三角形？反击式水轮机转轮叶什么叫水轮机的速度三角形？反击式水轮机转轮叶片的进、出口角是怎样定义的，画草图说明？片的进、出口角是怎样定义的，画草图说明？l反击式水轮机内的损失有哪些？水轮机效率由哪几反击式水轮机内的损失有哪些？水轮机效率由哪几部分组成，并说明各部分的意义部分组成，并说明各部分的意义l水轮机基本方程的基本意义是什么？水轮机基本方程的基本意义是什么？l什么叫水轮机的最优工况？什么叫无撞击进口？什什么叫水轮机的最优工况？什么叫无撞击进口？什么叫法向出口？分析最优工况的条件。么叫法向出口？分析最优工况的条件。l画出混流式水轮机在非最优工况下（水头
36、不变、流画出混流式水轮机在非最优工况下（水头不变、流量减小；流量不变、水头减小）叶片进出口速度三量减小；流量不变、水头减小）叶片进出口速度三角形，并标明各量？角形，并标明各量？复习题复习题能源动力工程学院能源动力工程学院 何宝海何宝海作业作业试求：水力效率设计水头设计流量已知某轴流式水轮机.92.0min;4.71;14;5.215;2.3;831hhrnmHsmQmdmD处转轮进、在最优工况下mD81出口速度三角形中的以上题目均假定：以上题目均假定：轴面速度均匀分布，水流法向出口和不计叶片排挤。轴面速度均匀分布，水流法向出口和不计叶片排挤。.,222111wvwv和.90.0min;150;26;1.0;16;211031bhrnmHDbsmQmD试试求求：叶叶片片进进口口角角水水力力效效率率设设计计水水头头设设计计流流量量已已知知某某混混流流式式水水轮轮机机
