第十章脔心虬、泥流貳叶轮的水力设计 第一节叶轮水力设计方法 坐标系的采用:圆柱坐标 对叶轮中轴面流动假设:叶轮叶片不同的设计方法。 一元理论方法 假定沿叶轮过水断面上的轴面流速均匀分布。 适用范围:离心泵叶轮和低比转速混流式水轮机转轮。 ,=0的二元理论方法 假定叶轮区域的轴面流动为势流,亦即沿过水断面 轴面流速并不是均匀分布而是符合势流运动规律。 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
第一节 叶轮水力设计方法 HSJ 坐标系的采用：圆柱坐标 对叶轮中轴面流动假设：叶轮叶片不同的设计方法。 一、一元理论方法 假定沿叶轮过水断面上的轴面流速均匀分布。 适用范围：离心泵叶轮和低比转速混流式水轮机转轮。 二、ω u ＝0的二元理论方法 假定叶轮区域的轴面流动为势流，亦即沿过水断面 轴面流速并不是均匀分布而是符合势流运动规律
第十章脔心虬、泥流貳叶轮的水力设计 三、0,≠0的二元理论方法 假定沿叶轮过水断面的轴面流动既不是有势流动 也不是轴面流速均匀分布的等速流动,而是按某 种给定流速分布的轴面流动。 D 混流式水轮机 转轮轴面流道 (a) D (b) HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
HSJ 三、ω u ≠0的二元理论方法 假定沿叶轮过水断面的轴面流动既不是有势流动 也不是轴面流速均匀分布的等速流动，而是按某 种给定流速分布的轴面流动。 混流式水轮机 转轮轴面流道
第十章脔心式、泥流式叶轮的水力设计 四、三元理论方法 不作任何假设 现代转轮的设计方法: 三维粘性流场计算+模型试验的方 法 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
HSJ 四、三元理论方法 不作任何假设！ 现代转轮的设计方法： 三维粘性流场计算+模型试验的方 法
第十章脔心式、泥流式叶轮的水力设计 第二节叶轮设计参数的确定 混流式水轮机比转速和计算水头的关系 800 400 混流式水轮机比 转速和计算水头 197~197 的关系曲线 506070809010 00 0400500 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
第二节 叶轮设计参数的确定 HSJ 一、混流式水轮机比转速和计算水头的关系 混流式水轮机比 转速和计算水头 的关系曲线
第十章脔心虬、泥流式叶轮的水力设计 混流式水轮机汽蚀系数和比转速的关系 500 400 654 E 300 3 200 H 100 80 60 0.04 0.060.080.1 0.2 0 3 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
二、混流式水轮机汽蚀系数和比转速的关系 HSJ
第十章脔心式、泥流式叶轮的水力设计 、混流式水轮机转轮的计算工况 120m水头段混流式水轮机最优工况和计算 工况参数之间的关系为: 110 (093~1.08) 110 (0.69~0.91)Q 国内对200m水头段混流式水轮机的研究表明,有些转轮: n10=107n 10=1.04Q1 国外对200m水头段混流式水轮机的研究表明,有些转轮: n10=1.05n1 Q10=1.027Q1 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
三、混流式水轮机转轮的计算工况 HSJ 120m水头段混流式水轮机最优工况和计算 工况参数之间的关系为： n11o＝（0.93～1.08）n11j Q110＝（0.69～0.91）Q11j 国内对200m水头段混流式水轮机的研究表明，有些转轮： n11o ＝1.07n11j Q110 ＝1.04Q11j 国外对200m水头段混流式水轮机的研究表明，有些转轮： n11o ＝1.05n11j Q110 ＝1.027Q11j
第十章脔心虬、泥流貳叶轮的水力设计 第三节混流式水轮机转轮主要流道几何参数的确定 导叶相对高度b 导叶相对高度的增加受到导水机构,转轮的刚度和强 度的限值。过分增加低比转速水轮机的导叶相对高度, 就会导致导叶相对开口过小而增大水力损失。 Hm)45 max 65105160200250320 b0.3650.3025020160.120.10 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
第三节 混流式水轮机转轮主要流道几何参数的确定 HSJ 一、导叶相对高度 0 b 导叶相对高度的增加受到导水机构，转轮的刚度和强 度的限值。过分增加低比转速水轮机的导叶相对高度， 就会导致导叶相对开口过小而增大水力损失。 Hmax(m) 45 65 105 160 200 250 320 b0 0.365 0.3 0.25 0.2 0.16 0.12 0.10
第十章脔心虬、泥流貳叶轮的水力设计 二、转轮上冠型线 600 800 00 Q(/s) h2 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
二、转轮上冠型线 HSJ
第十章脔心虬、泥流貳叶轮的水力设计 转轮出口相对直径和下环锥角 >水头低于115m时,转轮下环呈圆锥形,即D2/D1> 这时转轮下环有一锥角 >水头高于230m时,转轮下环为曲线形,D2D1<1 当水头位于上述二者之间时,转轮下环可作成圆锥 形或圆柱形,这时D2D1=1。 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
三、转轮出口相对直径和下环锥角 HSJ ➢ 水头低于115m时，转轮下环呈圆锥形，即D2／D1>l， 这时转轮下环有一锥角。 ➢ 水头高于230m时，转轮下环为曲线形，D2 /D1<1。 ➢ 当水头位于上述二者之间时，转轮下环可作成圆锥 形或圆柱形，这时D2 /D1=1
第十章脔心式、泥流式叶轮的水力设计 四、转轮叶片数 叶片数和效率以及汽蚀性能之间的关系。 混流式水轮机转轮一般有13~19个叶片。比转速愈低 使用水头愈高的混流式水轮机,转轮叶片数应愈多。 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜
四、转轮叶片数 HSJ 叶片数和效率以及汽蚀性能之间的关系。 混流式水轮机转轮一般有13～19个叶片。比转速愈低 使用水头愈高的混流式水轮机，转轮叶片数应愈多