水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件

第一章水輪機的類型、構(gòu)造及工作原理第一節(jié)水輪機主要類型第二節(jié)水輪機工作參數(shù)第三節(jié)水輪機的基本構(gòu)造第四節(jié)水輪機型號第五節(jié)水流在反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動第六節(jié)水輪機的基本方程式第七節(jié)水輪機效率及最優(yōu)工況第一章水輪機的類型、構(gòu)造及工作原理第一節(jié)水輪機主要類型1主要內(nèi)容123水輪發(fā)電機組的基本概念水輪機的主要類型水輪機的工作參數(shù)本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求掌握水輪發(fā)電機組的基本概念。掌握各水輪機的基本類型、特點及適用范圍；理解反擊式、沖擊式水輪機的劃分原則。理解水輪機五個主要工作參數(shù)：水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力與效率的定義、表達(dá)式及其意義。主要內(nèi)容123水輪發(fā)電機組的基本概念水輪機的主要類型水輪機的2水力發(fā)電的基本原理1、水力發(fā)電：利用天然水資源中的水能，輸入水輪機，讓它帶動發(fā)電機發(fā)電，這種發(fā)電方式就稱為水力發(fā)電。2、水力發(fā)電的轉(zhuǎn)換原理在天然河流上，修建水工建筑物，集中水頭，通過一定的流量將“載能水”輸送到水輪機中，使水能→旋轉(zhuǎn)機械能→帶動發(fā)電機組發(fā)電→輸電線路→用戶。水力發(fā)電的基本原理3天然水能可利用水能旋轉(zhuǎn)機械能電能建筑物和設(shè)備水輪機發(fā)電機天然水能可利用水能旋轉(zhuǎn)機械能電能建筑物和設(shè)備水輪機發(fā)電機4水能水能5河段水流的出力從這個式子可以看出：水頭和流量是構(gòu)成水能的兩個基本要素，它們是水電站動力特性的重要特征。河段水流的出力6水輪發(fā)電機組水輪機是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能，從而帶動發(fā)電機發(fā)出電能的一種機械。水輪機與發(fā)電機聯(lián)接成的整體稱為水輪發(fā)電機組。

水輪發(fā)電機組水輪發(fā)電機組水輪機是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能，從而帶動發(fā)電7第一節(jié)水輪機主要類型一、水輪機定義水輪機是將水能轉(zhuǎn)換成軸的旋轉(zhuǎn)機械能的水力機械。能量轉(zhuǎn)換是借助轉(zhuǎn)輪葉片與水流的相互作用來實現(xiàn)。二、分類按水流能量的轉(zhuǎn)換特征分為反擊式和沖擊式水輪機。1）反擊式水輪機：利用水流的勢能和動能做功的水輪機。反擊式水輪機按轉(zhuǎn)輪區(qū)水流相對于主軸方向的不同分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。2、沖擊式水輪機：主要利用水流的動能做功的水輪機。沖擊式水輪機按射流沖擊轉(zhuǎn)輪的方式不同分為水斗式、斜擊式和雙擊式。第一節(jié)水輪機主要類型一、水輪機定義8一、反擊式水輪機(reactionwaterturbine)定義：利用水流的勢能和動能做功的水輪機稱為反擊式水輪機。特征：轉(zhuǎn)輪的葉片為空間扭曲面。流過轉(zhuǎn)輪的水流是連續(xù)的，而且在同一時間內(nèi)，所有轉(zhuǎn)輪葉片之間的流道都有水流通過，積水流充滿轉(zhuǎn)輪室。原理：水流通過轉(zhuǎn)輪葉片時，水流流速的大小、方向均發(fā)生變化，因此動量也發(fā)生了改變，水流產(chǎn)生反作用力，作用與每個轉(zhuǎn)輪葉片，使轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而做功。一、反擊式水輪機(reactionwa9水流在反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動水流在反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動10混流式水輪機在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流徑向流入轉(zhuǎn)輪，軸向流出。視頻1混流式水輪機在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流徑向流入轉(zhuǎn)輪，軸向流出。視頻111適用范圍：H=20-700m,單機容量：幾萬kW-幾十萬kW優(yōu)點：適用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，效率高，適用于高水頭小流量電站。（能適應(yīng)很寬的水頭范圍。是目前應(yīng)用最廣泛的水輪機之一）混流式水輪機混流式水輪機12水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流保持軸向流動。視頻2軸流式水輪機水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水131)定槳式：葉片不能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角時需要停機進(jìn)行。特點：結(jié)構(gòu)簡單，效率低。適用H、Q變化不大的情況（工況較穩(wěn)定）。適用范圍：功率不大，水頭變化不大(水頭為3-50米)的小型電站。2）轉(zhuǎn)槳式：葉片能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動，進(jìn)行雙重調(diào)節(jié)（導(dǎo)葉開度、葉片角度）適用范圍：水頭、流量變化大，特別是出力變化較大的大中型電站。水頭為3-80米軸流式水輪機1)定槳式：葉片不能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。改變?nèi)~片轉(zhuǎn)角時需要停14轉(zhuǎn)輪區(qū)水流斜向流入，斜向流出。視頻3斜流式水輪機轉(zhuǎn)輪區(qū)水流斜向流入，斜向流出。視頻3斜流式水輪機15

斜流式水輪機適用范圍：適用于水頭變幅大的電站，一般用于40-200m水頭范圍特點：水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪時是斜向的。轉(zhuǎn)輪葉片隨工況變化而轉(zhuǎn)動，運行效率高，強度高，氣蝕性好，但制造工藝復(fù)雜技術(shù)要求高。斜流式水輪機16水頭40—80m

60—130m

120—200m水頭17水流特點：轉(zhuǎn)輪區(qū)水流軸向流入，軸向流出；結(jié)構(gòu)特點：水輪機主軸裝置成水平或傾斜（臥式布置）；不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪；貫流式水輪機水流特點：轉(zhuǎn)輪區(qū)水流軸向流入，軸向流出；貫流式水輪機18

貫流式特點：水輪機的主軸裝置成水平或傾斜。不設(shè)蝸殼，水流直貫轉(zhuǎn)輪。水流由管道進(jìn)口到尾水管出口都是軸向的。H<20m,小型河床電站。分類:全貫流式：發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)輪外緣。優(yōu)點：水力損失小，過流量大，結(jié)構(gòu)緊湊。半貫流式：軸伸式、豎井式、燈泡式。貫流式19水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件20水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件21水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件22沖擊式水輪機定義：利用水流的動能來做功的水輪機。工作原理：利用特殊的導(dǎo)水裝置，將高壓水流變?yōu)楦咚偕淞?，通過射流與轉(zhuǎn)輪的相互作用將水流的動能傳遞給轉(zhuǎn)輪。沖擊式水輪機23水斗式：噴嘴出來的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。視頻4斜擊式：噴嘴出來的射流沿圓周斜向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗。雙擊式：水流兩次沖擊轉(zhuǎn)輪。沖擊式水輪機水斗式：噴嘴出來的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。視24類型：(1)水斗式：特點是由噴嘴出來的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。適用于負(fù)荷變化大而水頭變幅不大的電站。它是唯一運用于水頭在700米以上的水輪機。適用H：100~2000m；使用最廣泛（高水頭，小流量）(2)斜擊式：H：25-300m

斜擊、雙擊水輪機構(gòu)造簡單，效率低(3)雙擊式：H：5-80m。

多用于小型電站。沖擊式水輪機類型：沖擊式水輪機25水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件26水斗式水輪機轉(zhuǎn)輪輪葉輪盤水斗式水輪機轉(zhuǎn)輪輪葉輪27水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件28水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件29可逆式水輪機

可逆式水輪機：又稱水泵水輪機、發(fā)電電動機。它既可作水輪機運行，又可作水泵運行，主要用于抽水蓄能電站。可逆式水輪機也分為混流式、斜流式和軸流式3種。其中以混流式應(yīng)用最廣,因為它的應(yīng)用水頭范圍廣（30～600米）。世界上最高水頭的混流式可逆水輪機裝于南斯拉夫巴伊納巴什塔電站,水頭為600.3米，水泵揚程為623.1米，單機功率為315兆瓦。

可逆式水輪機

30總結(jié)：水輪機的分類利用水流的勢能和動能進(jìn)行工作；轉(zhuǎn)輪完全淹沒在密閉的水體中。

利用水流的動能進(jìn)行工作；轉(zhuǎn)輪露在空氣中。總結(jié)：水輪機的分類利用水流的勢能和動能進(jìn)行工作；利用水流的動31小結(jié)小結(jié)32第二節(jié)水輪機的工作參數(shù)1、水輪機的工作參數(shù)是表征水流通過水輪機時水流能量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪機械能過程中的一些特性數(shù)據(jù)。2、水輪機的基本工作參數(shù)主要有水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力、效率。第二節(jié)水輪機的工作參數(shù)33工作水頭(workinghead)1、水電站的毛水頭(靜水頭)Hg=Z上-Z下2、水輪機的工作水頭(凈水頭)H=Hg-hA-B(即毛水頭-水頭損失=凈水頭)

hA-B：水電站引水建筑物中的水力損失3、特征水頭(characteristichead)水輪機的工作水頭隨上下游水位而變化，因此提出特征水頭的概念，用于表示水輪機的運行工況和運行范圍。工作水頭(workinghead)34工作水頭（凈水頭）如圖所示，A-A為引水道進(jìn)口，B-B為水輪機進(jìn)口，C-C為尾水管出口，D-D為尾水渠。工作水頭（凈水頭）如圖所示，A-A為35

最大工作水頭Hmax：

Hmax=Z正—Z下min—hA-BZ正為上游正常設(shè)計水位，Z下min為下游最低水位，一般取一臺機組發(fā)電時下游水位。最小工作水頭Hmin:

Hmin=Z死—Z下max—hA-B

Z死為上游死水位，Z下max為下游最高水位，一般取全部機組發(fā)電時的下游水位或汛期下泄安全泄量時的水位。設(shè)計水頭(計算水頭)Hr水輪機發(fā)額定出力時的最小水頭，一般由設(shè)計者根據(jù)電站情況確定。平均水頭:

Ha=Z上a—Z下a

即上下游平均水位差。最大工作水頭Hmax：36流量單位時間內(nèi)通過水輪機的水量Q(m3/s)。Q=f(H，N)，Q隨H、N的變化而變化，H、N一定時，Q也一定。設(shè)計流量Qr：當(dāng)H=Hr、N=N額時的最大流量。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速：水輪機轉(zhuǎn)輪在單位時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。r/min額定轉(zhuǎn)速n：一般我國所用的電流頻率為50赫茲，所以在正常情況下機組的轉(zhuǎn)速保持為固定轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，并與發(fā)電的同步轉(zhuǎn)速相等。發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速=水輪機的額定轉(zhuǎn)速=機組的額定轉(zhuǎn)速流量37出力1、水流出力N

N=9.81QHg2、水輪機輸入功率(通過水輪機的水流出力)水流傳給水輪機的能量3、水輪機輸出功率（水輪機出力）

N=Nw×ηt4、機組出力(單機容量)

機組的最大出力5、水電站裝機容量水電站發(fā)出的最大出力,是各臺機組容量的總和出力1、水流出力NN=9.81QHg38思考題2、水輪機的過流部件有哪些？觀看視頻并思考以下問題：1、水電廠電能生產(chǎn)流程圖？3、水輪機的輸出功率與水頭H、流量Q有關(guān)，那么混流式水輪機如何調(diào)節(jié)流量？思考題2、水輪機的過流部件有哪些？觀看視頻并思考39天然水流—壩—水庫—取水口—有壓隧洞—壓力鋼管—水輪機—發(fā)電機—輸變電裝置—用戶。水電廠電能生產(chǎn)流程圖天然水流—壩—水庫—取水口—有壓隧洞—壓力鋼管—水輪水電廠電40有壓引水式水電站示意圖1—水庫；2—閘門室；3—進(jìn)水口；4—壩；5—泄水道；6—調(diào)壓室；7—有壓隧道；8—壓力管道；9—廠房；10—尾水渠有壓引水式水電站示意圖1—水庫；2—閘門室；3—進(jìn)水口；441水輪機主要由引水機構(gòu)、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和泄水機構(gòu)組成。

(1)引水機構(gòu)（引水室(蝸殼)

、座環(huán)）：①引導(dǎo)水流均勻、軸對稱進(jìn)入導(dǎo)水機構(gòu)；②形成一定速度環(huán)量。(2)導(dǎo)水機構(gòu)（導(dǎo)葉及控制設(shè)備)：調(diào)節(jié)流量、形成環(huán)量、控制工況。

(3)轉(zhuǎn)輪（工作核心)：能量轉(zhuǎn)換，決定水輪機的尺寸、性能、結(jié)構(gòu)。

(4)泄水機構(gòu)(尾水管)：回收能量、排水至下游。此外還有主軸、軸承等非過流部件。第三節(jié)水輪機的基本構(gòu)造水輪機主要由引水機構(gòu)、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪和泄水機構(gòu)組成。第三節(jié)42反擊式水輪機的主要構(gòu)造反擊式水輪機的主要構(gòu)造43上游水庫壓力水管

蝸殼

座環(huán)

導(dǎo)水機構(gòu)（導(dǎo)葉）

轉(zhuǎn)輪

尾水管

下游。水流流動方向上游水庫壓力水管蝸殼座環(huán)44水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件45三門峽水電站水輪機蝸殼蝸殼(Volute)三門峽水電站水輪機蝸殼蝸殼(Volute)46(一)功用使水流產(chǎn)生圓周運動，并引導(dǎo)水流均勻、軸對稱地進(jìn)入座環(huán)。設(shè)置在尾水管末端。蝸殼(Volute)(一)功用蝸殼(Volute)47(二)型式

金屬蝸殼和混凝土蝸殼。

蝸殼(Volute)(二)型式蝸殼(Volute)48三峽右岸電站12根直徑12.8米的特大型壓力引水鋼管，和大壩下方的發(fā)電廠房12臺水輪發(fā)電機組。

三峽右岸電站12根直徑12.8米的特大型壓力引水鋼管，和大壩49三峽電站的一臺機組蝸殼，由高強度鋼板卷制焊接而成，與大壩引水管相連，蝸殼中間是座環(huán)及固定導(dǎo)葉。三峽電站的一臺機組蝸殼，由高強度鋼板卷制焊接而成，與大壩引水50焊接后的蝸殼用混凝土澆筑在發(fā)電廠房地下。

焊接后的蝸殼用混凝土澆筑在發(fā)電廠房地下。

51組成：位于導(dǎo)葉的外圍。由上、下環(huán)和立柱組成。功用：支撐件和安裝基準(zhǔn)件。①承受發(fā)電機組軸向荷載并傳到下部基礎(chǔ)；②支承活動導(dǎo)葉；③使水流以一定方向、軸對稱進(jìn)入導(dǎo)水機構(gòu)斷面設(shè)計：流線形，保證強度、剛度。數(shù)目為活動導(dǎo)葉的一半。座環(huán)（Stayring）組成：位于導(dǎo)葉的外圍。由上、下環(huán)和立柱組成。座環(huán)（Stay52座環(huán)（Stayring）座環(huán)（Stayring）53固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉54三峽水輪機座環(huán)，重達(dá)300多噸，豎立的是座環(huán)固定導(dǎo)葉，內(nèi)側(cè)安裝活動導(dǎo)葉，座環(huán)中間安裝水輪機轉(zhuǎn)輪。

三峽水輪機座環(huán)，重達(dá)300多噸，豎立的是座環(huán)固定導(dǎo)葉，55蝸殼分節(jié)座環(huán)蝶形邊蝸殼分節(jié)座環(huán)蝶形邊56功用：①引導(dǎo)水流按一定方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪；②形成與改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的速度環(huán)量；③根據(jù)機組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機流量，改變出力；④關(guān)機時截斷水流。導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）

功用：導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）57組成：導(dǎo)葉和傳動機構(gòu)。

導(dǎo)葉：導(dǎo)水機構(gòu)的主體，由導(dǎo)葉體和導(dǎo)葉軸兩部分組成。上下端分別固定在底環(huán)和頂蓋上，為流線形。

傳動機構(gòu)：由控制環(huán)、連桿、轉(zhuǎn)臂三部分組成，用于傳遞接力器操作力矩，使導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動，改變導(dǎo)葉開度以改變流量。導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動是通過調(diào)速器和接力器來實現(xiàn)的。導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）

組成：導(dǎo)葉和傳動機構(gòu)。導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）58導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）

導(dǎo)水機構(gòu)（distributor）59接力器示意圖視頻06接力器用于操作控制環(huán)的轉(zhuǎn)動。接力器的基本部件:接力器缸和活塞。接力器示意圖視頻06接力器用于操作控制環(huán)的轉(zhuǎn)動。60（1）導(dǎo)葉數(shù)Z0：與D1有關(guān)，一般16~24。（2）導(dǎo)葉相對高度b0/D1：HL：0.1~0.39;ZL:0.35~0.45（3）導(dǎo)葉軸分布圓直徑D0一般D0=1.13~1.16D1(4)導(dǎo)葉開度a0：兩導(dǎo)葉之間的垂直距離，最大開度為amax。導(dǎo)葉的主要幾何參數(shù)（1）導(dǎo)葉數(shù)Z0：與D1有關(guān)，一般16~24。導(dǎo)葉的主要幾何61水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件62功用：水能

機械能。組成：主要部件：上冠、葉片、下環(huán)、泄水錐。輔助部件：止漏環(huán)、減壓孔。轉(zhuǎn)輪（Runner）功用：水能機械能。轉(zhuǎn)輪（Runner）63混流式

軸流式

轉(zhuǎn)輪（Runner）混流式軸流式轉(zhuǎn)輪（Runner）64裝于湖北宜昌葛洲壩水利樞紐、世界最大尺寸的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機轉(zhuǎn)輪（直徑11.3m，17.55萬kW)。

裝于湖北宜昌葛洲壩水利樞紐、世界最大尺寸的軸流轉(zhuǎn)槳65斜流式

斜流式66裝于云南會澤毛家村水電站、中國最大容量的斜流式水輪機（0.88萬kW）模型試驗轉(zhuǎn)輪。

裝于云南會澤毛家村水電站、中國最大容量的斜流式水67三峽右岸70萬千瓦水輪機轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和15塊葉片組焊而成。其外徑10.44米，高5.2米，總重量445噸。三峽右岸70萬千瓦水輪機轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和15塊葉片68轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)控加工轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)控加工69加工的葉片需要用激光跟蹤儀精確測量曲面數(shù)據(jù)。

加工的葉片需要用激光跟蹤儀精確測量曲面數(shù)據(jù)。

70轉(zhuǎn)輪葉片為防止變形，需要十幾個工人同時焊接，焊接耗時3個多月。

轉(zhuǎn)輪葉片為防止變形，需要十幾個工人同時焊接，焊接耗時3個多月71轉(zhuǎn)輪發(fā)運至三峽工地

轉(zhuǎn)輪發(fā)運至三峽工地72功用引導(dǎo)水流進(jìn)入下游河道，并回收部分動能和勢能。

尾水管（drafttube）功用尾水管（drafttube）73型式：直錐形——用于小型水輪機；彎錐形——用于臥軸水輪機；彎肘形——（大中型電站）。

直錐形彎錐形尾水管（drafttube）型式：直錐形彎錐形尾水管（drafttube）74組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴散段。尾水管（drafttube）組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴散段。尾水管（draftt75尾水管內(nèi)的真空渦帶尾水管內(nèi)的真空渦帶76龍灘水電站尾水管施工龍灘水電站尾水管施工77本節(jié)小結(jié)1、引水機構(gòu)：①蝸殼（金屬、混凝土蝸殼）引導(dǎo)水流均勻、軸對稱進(jìn)入導(dǎo)水機構(gòu)；形成一定速度環(huán)量。②座環(huán)組成：由上、下環(huán)和立柱組成；作用：承受發(fā)電機組軸向荷載并傳給基礎(chǔ)；支承活動導(dǎo)葉。2、導(dǎo)水機構(gòu)組成：導(dǎo)葉及其軸、導(dǎo)葉的控制機構(gòu)（調(diào)速器、接力器、轉(zhuǎn)臂、連桿、控制環(huán))；功用：①調(diào)節(jié)流量；②形成環(huán)量；③關(guān)機時截斷水流。

本節(jié)小結(jié)1、引水機構(gòu)：

78本節(jié)小結(jié)3、轉(zhuǎn)輪（工作核心）作用：能量轉(zhuǎn)換。4、泄水機構(gòu)（彎肘型尾水管）組成：進(jìn)口直錐段、肘管、出口擴散段。作用：①回收能量；②排水至下游。5、主軸作用：將轉(zhuǎn)輪機械能傳遞給發(fā)電機。本節(jié)小結(jié)3、轉(zhuǎn)輪（工作核心）79案例案例80CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow81CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow82CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow83CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow84CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow85CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow86CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow87CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow88CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow89CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow90CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENT開度CompleteFrancisTurbineFlow91CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow92CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow93CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow94CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow95CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow96CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow97CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow98CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow99CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow100CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow101CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow102CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow103CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow104CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow105CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow106CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow107CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow108CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow109CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENTCompleteFrancisTurbineFlow110CompleteFrancisTurbineFlowSimulationusingFLUENT水力機械計算流體動力學(xué)

CompleteFrancisTurbineFlow111軸流式水輪機的構(gòu)造軸流式水輪機除了轉(zhuǎn)輪外，其它部件均與混流式相似。軸流式水輪機的構(gòu)造軸流式水輪機除了轉(zhuǎn)輪外，其它部件均與混流式112水輪機的類型構(gòu)造及工作原理課件113軸流式水輪機特點(1)轉(zhuǎn)速高，當(dāng)H，N相同時，是混流式的2倍，且機組尺寸較小，降低投資。(2)轉(zhuǎn)輪葉片可以轉(zhuǎn)動（雙調(diào)），H、N變化時，水輪機具有較高的效率。(3)軸流轉(zhuǎn)漿式多用于低水頭大流量大型電站軸流式水輪機特點114組成：葉片、輪轂、泄水錐、轉(zhuǎn)動機構(gòu)轉(zhuǎn)輪構(gòu)造

組成：葉片、輪轂、泄水錐、轉(zhuǎn)動機構(gòu)115第四節(jié)水輪機的型號各種水輪機的標(biāo)稱直徑規(guī)定：混流式（HL）：下環(huán)與葉片進(jìn)水邊的交點對應(yīng)的直徑。斜流和軸流式：葉片軸線與轉(zhuǎn)輪室交點處圓斷面的直徑。沖擊式：轉(zhuǎn)輪與射流中心線相切的節(jié)圓直徑。第四節(jié)水輪機的型號1162、水輪機的型號2、水輪機的型號117如為可逆式機組則在第一部分水輪機型式代號后面加N如為可逆式機組則在第一部分水輪機型式代號后面加N118水輪機型號示例：1．HL220-LJ-250表示轉(zhuǎn)輪型號為220的混流式水輪機，立軸、金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為250cm。2．ZZ560-LH-500表示轉(zhuǎn)輪型號為560的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，立軸、混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為500cm。3．GD600-WP-300表示轉(zhuǎn)輪型號為600的貫流定槳式水輪機，臥軸、燈泡式引水，轉(zhuǎn)輪直徑為300cm。4．2CJ20-W-120/2×10表示轉(zhuǎn)輪型號為20的水斗式水輪機，一根軸上裝有2個轉(zhuǎn)輪，臥軸、轉(zhuǎn)輪直徑為120cm，每個轉(zhuǎn)輪具有2個噴嘴，射流直徑為10cm。水輪機型號示例：119練習(xí)HL180-LJ-550ZZ560-LH-1130GZ440-WP-750XLN200-LJ-300CJ20-L-170/2×15練習(xí)120第五節(jié)水流在轉(zhuǎn)輪中的運動原理：水流通過轉(zhuǎn)輪葉片時，水流流速的大小、方向均發(fā)生變化，因此動量也發(fā)生了改變，水流產(chǎn)生反作用力，作用與每個轉(zhuǎn)輪葉片，使轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而做功。第五節(jié)水流在轉(zhuǎn)輪中的運動121水流在轉(zhuǎn)輪中的運動相對運動：水流質(zhì)點沿著輪葉的流動，w表示牽連運動：水流質(zhì)點隨轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)運動，u表示絕對運動：水流質(zhì)點對大地的運動，v表示絕對速度v與圓周速度u的夾角為α

相對速度w與圓周速度u的夾角為β水流在轉(zhuǎn)輪中的運動122速度三角形

——水流絕對流速（相對于地球）

——水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)牽連流速

——水流沿葉片流動的相對流速速度三角形

——水流絕對流速（相對于地球）123第六節(jié)水輪機基本方程式

一、動量矩定理

單位時間內(nèi)水流對轉(zhuǎn)輪的動量矩改變，應(yīng)等于作用在該水流上的外力的力矩總和。即：其中M為水流對轉(zhuǎn)輪的力矩，方程右端為水流本身速度矩的變化。該式表達(dá)了水輪機中水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械能的平衡關(guān)系。

第六節(jié)水輪機基本方程式一、動量矩定理124在穩(wěn)定工況下(n、Q、H均不變)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流運動時相對的恒定流，因此轉(zhuǎn)輪的出力為：

所以，水輪機的基本方程為：

該方程式對反擊式、沖擊式水輪機均適用。

上列方程式說明了單位重量水流的有效出力是和轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出口速度矩的改變相平衡的，所以速度矩的變化是轉(zhuǎn)輪作功的主要依據(jù)。在穩(wěn)定工況下(n、Q、H均不變)，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水