《水电站》 2009年2月 浙江水专国家精品课程《水电站》http:/小山.小wchc.coml
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 《水 电 站》 2009年2月
■■■■■■■■■ 第三章水轮机的相似原理及特性曲线 第一节水轮机的相似原理概述 一、几个基本概念 1、水轮机特性 水轮机在不同工况下运行时，各运行参数(H,2,n,N, ,)及这些参数之间的关系，称水轮机的特性。 由于水轮机水流条件复杂，研究水轮机的特性需要理论 与实验相结合。 浙江水专国家精品课程《（水电站》tp作血cc.com
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 第三章 水轮机的相似原理及特性曲线 第一节 水轮机的相似原理概述 一、几个基本概念 1、水轮机特性 水轮机在不同工况下运行时，各运行参数(H，Q，n，N， η，б)及这些参数之间的关系，称水轮机的特性。 由于水轮机水流条件复杂，研究水轮机的特性需要理论 与实验相结合
2、模型试验 原型：尺寸大，试验困难，不经济。 模型：(D:250~460mm,H:2~6m) 3、相似理论 研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确立 这些参数之间的换算关系的理论。 浙江水专国家精品课程《水电站》http:jpkc.wchc.com/sd业
浙江水专国家精品课程《水电站》http://jpkc.zjwchc.com/sdz 2、模型试验 原型：尺寸大，试验困难，不经济。 模型：(D : 250～460mm，H ：2～6m) 3、相似理论 研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确立 这些参数之间的换算关系的理论
二、水轮机相似条件 1、几何相似：过流通道几何形状相似 (I)过流通道的对应角相等：Be1=feM;Pa=f2Mi Φ=功M… (2)对应尺寸成比例：DD1=bWbo=WaoM =… (3)对应部位的相对糙率相等：△/D1=△M/D1 几何相似的一套水轮机系列—轮系。 同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。 浙江水专国家精品课程《水电站》http:sh.zjwche.com
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 二、水轮机相似条件 1、几何相似： 过流通道几何形状相似 (1) 过流通道的对应角相等：βe1＝βe1M ；βe2＝βe2M ； Φ＝ΦM…… (2) 对应尺寸成比例：D1 /D1M＝b0 /b0M＝a0 /a0M ＝ ……. (3) 对应部位的相对糙率相等：△/ D1＝△M/D1M 几何相似的一套水轮机系列——轮系。 同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似
2、运动相似： (①)过流通道的对应点的速度方向相同。 (2)过流通道的对应点的速度大小对成比例，即 速度三角形相似。 同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况一 一相似工况 3、动力相似（压力、惯性力、重力、摩擦力等） 同一轮系水轮机，水流对应点所受的同名作用 力方向相同、大小成比例。 浙江水专国家精品课程《水电站》http:小dchc.com
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 2、运动相似： (1) 过流通道的对应点的速度方向相同。 (2) 过流通道的对应点的速度大小对成比例，即 速度三角形相似。 同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况— —相似工况 3、动力相似 (压力、惯性力、重力、摩擦力等) 同一轮系水轮机，水流对应点所受的同名作用 力方向相同、大小成比例
第二节水轮机的相似率、单位参数和比转速 一、水轮机的相似定律 相似定律：水轮机在相似工况下运行时，各工作 参数(H、n、N、)之间的固定关系。 建立模型与原型水轮机各个参数之间的关系。 1、转速相似律：即原型和模型水轮机转速之间 的关系。 nD =C HMTIsM Hns 浙江水专国家精品课程《水电站》http:作d血wchc.com/
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 第二节 水轮机的相似率、单位参数和比转速 一、水轮机的相似定律 相似定律：水轮机在相似工况下运行时，各工作 参数(H、n、N、η)之间的固定关系。 建立模型与原型水轮机各个参数之间的关系。 1、 转速相似律：即原型和模型水轮机转速之间 的关系。 C H nD H n D M sM s M M = = 1 1
2、流量相似律：几何相似、相似工况下流量之间的 关系。(M=LM OunoM Ono=C DiMVHMTISM D?√Hn 3、出力相似律即原型和模型水轮机出力之间的关系。 〉 =C Dix(Han n D(Hn,)Pn HM,Dw,H,D,均为固定值，2M可以测得，若IoM, 1M1o,已知，可求出2。 浙江水专国家精品课程《水电站》http:pkc.wchc.com/sdz
浙江水专国家精品课程《水电站》http://jpkc.zjwchc.com/sdz 2、流量相似律：几何相似、相似工况下流量之间的 关系。(a=aM) 3、出力相似律即原型和模型水轮机出力之间的关系。 均为固定值，QM可以测得，若η0M、 ηsM、η0、ηj已知，可求出Q。 C D H Q D H Q s M M s M M M = = 2 1 0 2 1 0 1 1 H M ,D M ,H,D C D H N D H N M M sM j M s j M = = 2 3/ 2 1 2 3/ 2 1 ( ) ( )
二、单位参数（在不同轮系之间进行比较） 将模型试验结果化成为D1M1m,HM广1m标准情 况下的参数一单位参数，分别用（⑨，，N)表 示。 假定：7，=门，M7o=7oM 1,=7M7=7M (实际上，原型效率大于模型效率，需修正) 浙江水专国家精品课程《水电站》http:sd也wchc.com/
浙江水专国家精品课程《水电站》http://sdz.zjwchc.com/ 二、单位参数(在不同轮系之间进行比较) 将模型试验结果化成为D1M=1m，HM=1m标准情 况下的参数—单位参数，分别用 表 示。 假定： (实际上，原型效率大于模型效率，需修正) ( ) 1 1 N1 Q ，n ， s =sM 0 =0M j = jM = M
1、 单位流量 Q:-Da Q 2√i 2=QD2√H 2、单位转速 h=n √a n=nH D 3、单位出力 N-DHS N=N'D2H312 浙江水专国家精品课程《水电站》htp:pkc.wchc.com/sd
浙江水专国家精品课程《水电站》http://jpkc.zjwchc.com/sdz 1、 单位流量 2、 单位转速 3、 单位出力 D H Q Q 2 1 1 = Q Q D H 2 1 1 = H nD n 1 1 = D1 n H n = 2 3/ 2 1 1 D H N N = 2 3/ 2 N = N1 D1 H
■■■■ 通常用21'，n1'表示水轮机的运行工况。当几 何相似，单位流量和单位转速对应相等时，两 个水轮机工况相似。 对同一轮系水轮机在不同的工况下单位参数分 别为一常数（工况不同，单位参数不同）。 ?单位参数由模型试验得出→原形水轮机的参数 (相应工况)。 ”水轮机在最优工况下的单位参数—最优单位 参数，用(2'10，n'10,N10)表示。 浙江水专国家精品课程《水电站》http:pkc.wchc.com/sdz
浙江水专国家精品课程《水电站》http://jpkc.zjwchc.com/sdz ❖通常用Q1 ' ，n1 ' 表示水轮机的运行工况。当几 何相似，单位流量和单位转速对应相等时，两 个水轮机工况相似。 ❖对同一轮系水轮机在不同的工况下单位参数分 别为一常数(工况不同，单位参数不同)。 ❖单位参数由模型试验得出→原形水轮机的参数 (相应工况)。 ❖水轮机在最优工况下的单位参数——最优单位 参数，用(Q' 10, n' 10, N' 10)表示