第二章水輪機工作原理(13).

1、2-1水輪機轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流運動分析水輪機轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流運動分析一、水流運動的基本假定一、水流運動的基本假定 水流運動的實際情況水流運動的實際情況 運行中的水輪機，由于外界負荷的變化，水運行中的水輪機，由于外界負荷的變化，水頭頭 、流量、流量 、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 是在不斷變化的，是在不斷變化的，因此，水流在水輪機中的流動是一種因此，水流在水輪機中的流動是一種不穩(wěn)定流不穩(wěn)定流動動，即，即運動要素隨時間變化運動要素隨時間變化。HQn 水輪機流道幾何形狀復雜，且轉(zhuǎn)輪水輪機流道幾何形狀復雜，且轉(zhuǎn)輪是旋轉(zhuǎn)的，水流進入轉(zhuǎn)輪后一方面要沿是旋轉(zhuǎn)的，水流進入轉(zhuǎn)輪后一方面要沿葉片間構(gòu)成的流道運動，另一方面又要葉片間構(gòu)成的流道運動

2、，另一方面又要隨著轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，因此，水流在轉(zhuǎn)輪中的隨著轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，因此，水流在轉(zhuǎn)輪中的運動，是一種運動，是一種復雜的空間運動復雜的空間運動。0t0tP00P 水流運動的基本假定水流運動的基本假定 認為轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流的運動為認為轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流的運動為穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動（在很（在很短的時間內(nèi)），則有短的時間內(nèi)），則有 此時，水流流線不隨時間而變化，流線與跡線此時，水流流線不隨時間而變化，流線與跡線重合。重合。 認為轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流認為轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流呈軸對稱流進轉(zhuǎn)輪呈軸對稱流進轉(zhuǎn)輪，則有，則有 此時，位于同一圓周上各點的此時，位于同一圓周上各點的水流速度、壓力水流速度、壓力等運動要素大小相等，方向相同。等運動要素大小相

3、等，方向相同。 轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流運動轉(zhuǎn)輪內(nèi)水流運動 水流通過水輪機轉(zhuǎn)輪流道時，一方面沿著扭水流通過水輪機轉(zhuǎn)輪流道時，一方面沿著扭曲的轉(zhuǎn)輪葉片作相對運動，同時，又隨轉(zhuǎn)輪旋曲的轉(zhuǎn)輪葉片作相對運動，同時，又隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，作園周運動。因此，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流是一種轉(zhuǎn)，作園周運動。因此，轉(zhuǎn)輪內(nèi)的水流是一種復雜的復雜的三維空間運動三維空間運動。 軸面與流面軸面與流面 由于水輪機是一種繞定軸旋轉(zhuǎn)的機械，所以由于水輪機是一種繞定軸旋轉(zhuǎn)的機械，所以常采用常采用圓柱坐標體系圓柱坐標體系來分析轉(zhuǎn)輪中水流運動。來分析轉(zhuǎn)輪中水流運動。如圖所示：如圖所示： v Z軸軸表示水輪機軸表示水輪機軸線方向（線方向（軸向軸向）vr軸軸表示垂直于

4、軸表示垂直于軸線的徑向（線的徑向（徑向徑向）v角角表示研究點所表示研究點所在的徑向平面與在的徑向平面與 起始徑平面的夾角起始徑平面的夾角（輻角輻角）v軸面軸面是指通過主軸軸心線的徑向平面，即是指通過主軸軸心線的徑向平面，即r軸與軸與Z軸所組成的平面。在圓柱坐標系中有無窮軸所組成的平面。在圓柱坐標系中有無窮個軸面，通常只研究個軸面，通常只研究=0或或180的軸面（因的軸面（因在正面投影反映實際水流情況）。在正面投影反映實際水流情況）。v軸面投影軸面投影按半經(jīng)和高度不變，旋轉(zhuǎn)投影到軸按半經(jīng)和高度不變，旋轉(zhuǎn)投影到軸面上。面上。v軸面流道軸面流道軸面投影圖上所形成的水流通道。軸面投影圖上所形成的水流通

5、道。 v軸面流線軸面流線空間流線在投影圖上的投影（或水空間流線在投影圖上的投影（或水流質(zhì)點在軸面流道內(nèi)運流質(zhì)點在軸面流道內(nèi)運動所形成的流線）。動所形成的流線）。 流面流面以軸以軸面流線為母面流線為母線，繞主軸線，繞主軸軸線旋轉(zhuǎn)一軸線旋轉(zhuǎn)一周所得到的周所得到的空間曲面?？臻g曲面。流面展開圖流面展開圖 例如：例如： HL式水輪機的軸面流式水輪機的軸面流線為一條曲線，流面則為線為一條曲線，流面則為一喇叭形，流面展開后為一喇叭形，流面展開后為一圓錐面（扇形）。一圓錐面（扇形）。 ZL式水輪機的軸面流式水輪機的軸面流線為一條直線，流面則為線為一條直線，流面則為一圓柱形，流面展開后為一圓柱形，流面展開后為

6、一圓柱面（方形）。一圓柱面（方形）。 水流運動的合成與分解。水流運動的合成與分解。 合成合成v 水流質(zhì)點水流質(zhì)點K在轉(zhuǎn)輪內(nèi)沿葉片流道的運動，稱為在轉(zhuǎn)輪內(nèi)沿葉片流道的運動，稱為相對運動，用相對速度相對運動，用相對速度 表示，其方向與葉表示，其方向與葉片流道相切。片流道相切。v 水流質(zhì)點水流質(zhì)點K隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，稱為圓周（牽連）運隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，稱為圓周（牽連）運動，用圓周速度動，用圓周速度 表示，其方向朝著轉(zhuǎn)輪旋表示，其方向朝著轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方向且與圓周相切。轉(zhuǎn)方向且與圓周相切。 wuv 水流質(zhì)點水流質(zhì)點K對地球的運動，稱為絕對運動，對地球的運動，稱為絕對運動，用絕對速度用絕對速度 表示，其大小，方向則表示，

7、其大小，方向則由由 、 兩矢量合成確定。兩矢量合成確定。vwu（圓周速度）（相對速度）（絕對速度）uwv由由 、 、 三個矢量構(gòu)成的封閉三三個矢量構(gòu)成的封閉三角形，稱為水流速度三角形。用來表示水流角形，稱為水流速度三角形。用來表示水流的運動狀態(tài)。如圖所示的運動狀態(tài)。如圖所示vuw 分解分解 在實際應用時，常將在實際應用時，常將 用它的三個坐標分量用它的三個坐標分量表示。表示。 在圓標坐標系中分解為：在圓標坐標系中分解為： 由于由于 （軸面速度）（軸面速度） 即即 v（圓周分量）（徑向分量）（軸向分量）urzvvvv（圓周分量）（軸面分量）umvvmrzvvv（圓周）（軸面）（絕對）umvvv

8、同理，相對速度也可分解為：同理，相對速度也可分解為： 且且umuzrwwwwwwmmwv 絕對水流角（絕對速度與圓周速度方絕對水流角（絕對速度與圓周速度方向的夾角）向的夾角） 相對水流角（相對速度與圓周速度的相對水流角（相對速度與圓周速度的反向的夾角）反向的夾角） 特別說明軸流式水輪機，由于水流沿軸向特別說明軸流式水輪機，由于水流沿軸向流進轉(zhuǎn)輪，又沿軸向流出轉(zhuǎn)輪，因此，水流沒流進轉(zhuǎn)輪，又沿軸向流出轉(zhuǎn)輪，因此，水流沒有徑向分速度，即有徑向分速度，即同理：同理：0rvuzurzvvvvvv（圓周分量）（徑向分量）（軸向分量）zmzmwwvvuzwww 工程上只研究轉(zhuǎn)輪進、出口速度三角形情況，工程上

9、只研究轉(zhuǎn)輪進、出口速度三角形情況，用其來描述水流的變化規(guī)律，用其來描述水流的變化規(guī)律，v通常用帶下標通常用帶下標“1”表示轉(zhuǎn)輪進口；表示轉(zhuǎn)輪進口；v下標下標“2”表示轉(zhuǎn)輪出口。表示轉(zhuǎn)輪出口。一、混流式水輪機轉(zhuǎn)輪的進、出口速度三角形一、混流式水輪機轉(zhuǎn)輪的進、出口速度三角形1u 轉(zhuǎn)輪進口速度三角形（須知三個條件）轉(zhuǎn)輪進口速度三角形（須知三個條件） 圓周速度圓周速度 方向為圓周切線方向方向為圓周切線方向 水輪機轉(zhuǎn)速，單位水輪機轉(zhuǎn)速，單位 研究點所在直徑，單位研究點所在直徑，單位m。6011inDuniD1minr1u 軸面速度軸面速度 方向與方向與 垂直垂直 通過研究點的過水斷面面積（即與通過研究點

10、的過水斷面面積（即與 垂直的過水斷面面積），其大小由古魯金定理得垂直的過水斷面面積），其大小由古魯金定理得式中：式中： 轉(zhuǎn)輪葉片排擠系數(shù)，常取轉(zhuǎn)輪葉片排擠系數(shù)，常取1 進口過流斷面母線的重心所在圓直徑進口過流斷面母線的重心所在圓直徑 進口過流斷面母線的長度進口過流斷面母線的長度1mvimFQv11iF11111lDFgi1gD11l1mv1u011111bDlDFgi實際計算時，其大小為：實際計算時，其大小為：則則:則：則：則軸面速度為：則軸面速度為：0111bDQFQvim 絕對速度絕對速度 的方向的方向 (導葉出水角導葉出水角) 由上述三個條件，即可作出轉(zhuǎn)輪的進口速度三由上述三個條件，即可

11、作出轉(zhuǎn)輪的進口速度三角形，進而可求其它參數(shù)角形，進而可求其它參數(shù). 如圖所示如圖所示1v01 轉(zhuǎn)輪出口速度三角形（與進口速度三角轉(zhuǎn)輪出口速度三角形（與進口速度三角形類似）形類似） 相對速度相對速度 的方向的方向 (葉片出口角葉片出口角) 6022inDu22222bDQFQvgim2w22bv根據(jù)軸流式轉(zhuǎn)輪中根據(jù)軸流式轉(zhuǎn)輪中水流運動的特點，水流運動的特點，常認為水流的徑向常認為水流的徑向分量很小、可忽略，分量很小、可忽略，v那么那么0rvzzrmvvvv 進、出口圓周速度不變進、出口圓周速度不變 方向為圓周切線方向方向為圓周切線方向 研究點所在直徑，單位研究點所在直徑，單位m。 進、出口圓周速

12、度均勻分布進、出口圓周速度均勻分布 方向與圓周速度垂直方向與圓周速度垂直 輪轂直徑，單位輪轂直徑，單位m。6021inDuuiD)(422121nmmdDQvvnd 進口速度的圓周分量進口速度的圓周分量 導葉高度，單位導葉高度，單位m。0101ctgDbQviiu0b。試求轉(zhuǎn)輪進口速度三角形中的參數(shù)。試求轉(zhuǎn)輪進口速度三角形中的參數(shù)v v1 1，v vu1u1，w w1 1與與1 1。11已知某已知某混流式混流式水輪機的參數(shù)為：水輪機的參數(shù)為： 導葉出口部分與圓周切線夾角導葉出口部分與圓周切線夾角 。試求轉(zhuǎn)輪進口速度三角形中的參數(shù)：試求轉(zhuǎn)輪進口速度三角形中的參數(shù)：mD21mb2 . 00smQ3

13、15min500 rn 00141111,與wvvu 解：解： 進口圓周速度進口圓周速度smnDui36.526025006011 進口軸面速度進口軸面速度smDbQFQvm9 .1122 . 015101 轉(zhuǎn)輪的進口角轉(zhuǎn)輪的進口角010142 .4914sin9 .11sin0111mvv7 .47149 .110111ctgctgvvmu8 .129 .117 .474 .5222212111muvvuw011113 .689 .117 .474 .52arcctgvvuarcctgmu 對于水頭較高的低對于水頭較高的低 混流式水輪機，則混流式水輪機，則認為認為 對于低對于低 的混流式水輪

14、機，或水流呈軸的混流式水輪機，或水流呈軸對稱流動時，意味著轉(zhuǎn)輪葉片無限多、無限對稱流動時，意味著轉(zhuǎn)輪葉片無限多、無限薄，水流緊貼著葉片離開轉(zhuǎn)輪，則認為薄，水流緊貼著葉片離開轉(zhuǎn)輪，則認為snsn0101bl22b對于中高對于中高 的混流式水輪機或軸流式水輪的混流式水輪機或軸流式水輪機，認為速度矩守恒，機，認為速度矩守恒，則則若水流無撞擊進口，則若水流無撞擊進口，則 若最優(yōu)工況運行或水流法向出口，則若最優(yōu)工況運行或水流法向出口，則11b02900101ctgDbQviiusn一、動量矩定律一、動量矩定律 單位時間內(nèi)水流質(zhì)量對水輪機主軸的動量單位時間內(nèi)水流質(zhì)量對水輪機主軸的動量矩變化等于作用在該質(zhì)量

15、上的全部外力對同一矩變化等于作用在該質(zhì)量上的全部外力對同一軸的力矩總和。軸的力矩總和。 “水流動量矩的變化水流動量矩的變化=水流作用在轉(zhuǎn)輪上水流作用在轉(zhuǎn)輪上的總力矩的總力矩” 取整個轉(zhuǎn)輪分析，水流質(zhì)量的動量矩與水取整個轉(zhuǎn)輪分析，水流質(zhì)量的動量矩與水流的速度成正比，由于轉(zhuǎn)輪中流的速度成正比，由于轉(zhuǎn)輪中其中其中 通過軸心，通過軸心， 與主軸平行，兩者不與主軸平行，兩者不對主軸產(chǎn)生速度矩，只有對主軸產(chǎn)生速度矩，只有 才產(chǎn)生速度矩。才產(chǎn)生速度矩。rvzvurzvvvvuvwuMdtrmvd 二、動量矩之差二、動量矩之差 依據(jù)水流連續(xù)定理，流進轉(zhuǎn)輪和流出轉(zhuǎn)輪的流依據(jù)水流連續(xù)定理，流進轉(zhuǎn)輪和流出轉(zhuǎn)輪的流量

16、不變。量不變。 單位時間內(nèi)流進轉(zhuǎn)輪外緣的動量矩為單位時間內(nèi)流進轉(zhuǎn)輪外緣的動量矩為 單位時間內(nèi)流出轉(zhuǎn)輪內(nèi)緣的動量矩為單位時間內(nèi)流出轉(zhuǎn)輪內(nèi)緣的動量矩為 所以，動量矩的增量為所以，動量矩的增量為 11rvgQu22rvgQuMrvrvgQdtrmvduuu1122 三、外力矩分析三、外力矩分析 轉(zhuǎn)輪葉片的作用力轉(zhuǎn)輪葉片的作用力 此力迫使水流改變其運動的大小和方向，因此力迫使水流改變其運動的大小和方向，因而對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。而對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。 轉(zhuǎn)輪外的水流在轉(zhuǎn)輪進、出口的水壓力轉(zhuǎn)輪外的水流在轉(zhuǎn)輪進、出口的水壓力 此壓力對轉(zhuǎn)輪是軸對稱的，且通過軸線，不此壓力對轉(zhuǎn)輪是軸對稱的，且通過軸線，不對水流產(chǎn)

17、生旋轉(zhuǎn)力矩。對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。 上上冠、下環(huán)內(nèi)表面對水流的壓力冠、下環(huán)內(nèi)表面對水流的壓力 由于這些內(nèi)表面均為旋轉(zhuǎn)面，故與軸線相交由于這些內(nèi)表面均為旋轉(zhuǎn)面，故與軸線相交，不對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。，不對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。 重力重力 重力的合力與軸線重合，故不對水流產(chǎn)生旋重力的合力與軸線重合，故不對水流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)力矩 。 所以，作用在水流質(zhì)量上的外力矩就只有所以，作用在水流質(zhì)量上的外力矩就只有轉(zhuǎn)輪葉片對水流的作用力矩轉(zhuǎn)輪葉片對水流的作用力矩 ， 即即 0M)(11220rvrvQgMMuu四、轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩四、轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩 水流對轉(zhuǎn)輪的作用力矩水流對轉(zhuǎn)輪的作用力矩 與轉(zhuǎn)輪對水流與轉(zhuǎn)輪對

18、水流的作用力矩的作用力矩 ，大小相等，方向相反。，大小相等，方向相反。 即即 則則 M0MM0MM)(2211rvrvQgMuu五、水流能量轉(zhuǎn)換為機械能的平衡關系五、水流能量轉(zhuǎn)換為機械能的平衡關系 水流作用于轉(zhuǎn)輪上的有效功率水流作用于轉(zhuǎn)輪上的有效功率 （即機械能）（即機械能）為為 即即 通過水輪機的水流能量為：通過水輪機的水流能量為： 由能量守恒由能量守恒 可得可得 2211rvrvgQMNuu2211uvuvgQNuusQHNNN suuQHrvrvQg)(2211可得水輪機基本方程式幾種表達形式為：可得水輪機基本方程式幾種表達形式為： )(12211uusvuvugHru)(2211rvr

19、vgHuus)coscos(1222111vuvugHscosvvu 若用環(huán)量若用環(huán)量 表示表示 若用絕對速度、相對速度、圓周速度表示若用絕對速度、相對速度、圓周速度表示gwwguugvvHs222222122212221rVu2212gHs 基本方程式實質(zhì)上是水能轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w機械基本方程式實質(zhì)上是水能轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w機械能的能量平衡方程式，方程的右邊表示水輪機能的能量平衡方程式，方程的右邊表示水輪機的工作條件，左邊則是水流能量轉(zhuǎn)變成的機械的工作條件，左邊則是水流能量轉(zhuǎn)變成的機械能。能。 方程式從理論上揭示了水輪機利用水能做功方程式從理論上揭示了水輪機利用水能做功的原理，它是由于水流和轉(zhuǎn)輪葉片相互作用

20、的的原理，它是由于水流和轉(zhuǎn)輪葉片相互作用的結(jié)果。結(jié)果。 21 方程式指出了水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能的方程式指出了水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機械能的必要條件，水輪機要產(chǎn)生有效功率，則必須必要條件，水輪機要產(chǎn)生有效功率，則必須使轉(zhuǎn)輪進口的水流能量大于其出口的能量，使轉(zhuǎn)輪進口的水流能量大于其出口的能量， 即即一、有關概念一、有關概念 葉型（翼形）葉型（翼形） 在轉(zhuǎn)輪室內(nèi)用任一流面去剖切轉(zhuǎn)輪葉片得到在轉(zhuǎn)輪室內(nèi)用任一流面去剖切轉(zhuǎn)輪葉片得到的剖面。的剖面。 葉柵葉柵 將一系列同一翼形按一定的規(guī)律等間距地排將一系列同一翼形按一定的規(guī)律等間距地排列在一起。列在一起。 型線型線 葉型的周線。葉型的周線。 中線（骨線）中線（骨線

21、） 型線內(nèi)一系列內(nèi)切圓圓心的連線。型線內(nèi)一系列內(nèi)切圓圓心的連線。 葉弦葉弦 葉型前緣點與后緣點的連線。葉型前緣點與后緣點的連線。 葉片進、出口水流角（前面已講過）葉片進、出口水流角（前面已講過）1212 葉片進、出口安放角葉片進、出口安放角 、 骨線在進口與圓周方向的夾角骨線在進口與圓周方向的夾角 骨線在出口與圓周方向的夾角骨線在出口與圓周方向的夾角 水流沖角水流沖角 為正沖角，水流沖向葉片正面為正沖角，水流沖向葉片正面 為負沖角，水流沖向葉片背面為負沖角，水流沖向葉片背面11b1b2b1b2b00水輪機工況水輪機工況水輪機的運行狀態(tài)或運行條件。水輪機的運行狀態(tài)或運行條件。 最優(yōu)工況最優(yōu)工況

22、指水輪機運行中效率最高時的工況（即能量轉(zhuǎn)換最充指水輪機運行中效率最高時的工況（即能量轉(zhuǎn)換最充分，損失最?。?。分，損失最小）。水輪機在最優(yōu)工況運行水輪機在最優(yōu)工況運行須滿足兩個條件：須滿足兩個條件： 無撞擊進口無撞擊進口 法向出口法向出口 水流進入轉(zhuǎn)輪無撞擊水流進入轉(zhuǎn)輪無撞擊（即無撞擊進口）（即無撞擊進口）此時此時 表明轉(zhuǎn)輪進表明轉(zhuǎn)輪進口水流相對速度口水流相對速度 的方向的方向與葉片骨線方向一致。與葉片骨線方向一致。 由于水流與葉片不發(fā)生由于水流與葉片不發(fā)生撞擊，其繞流平順，不會產(chǎn)撞擊，其繞流平順，不會產(chǎn)生脫流和旋渦等現(xiàn)象，水力生脫流和旋渦等現(xiàn)象，水力損失最小，效率自然最高。損失最小，效率自然最

23、高。11b1w 水流離開轉(zhuǎn)輪時，法向出水流離開轉(zhuǎn)輪時，法向出水（即法向出口）水（即法向出口） 此時，此時， ，表明水，表明水流出口的絕對速度流出口的絕對速度 與與 圓周速度垂直。圓周速度垂直。 由于由于 ，則，則 ，出口環(huán)量，出口環(huán)量 ，此時，此時，水能轉(zhuǎn)換最充分，效率高。水能轉(zhuǎn)換最充分，效率高。02902v2u22uv02uv02 必須說明，理論上的最優(yōu)工況條件難以嚴必須說明，理論上的最優(yōu)工況條件難以嚴格做到，實際中，一般采用格做到，實際中，一般采用進口進口有一個不大有一個不大的正沖角的正沖角 ,取取 ，可以減少，可以減少葉片的彎曲程度，改善水力性能；水流葉片的彎曲程度，改善水力性能；水流出

24、口出口允許有一點正環(huán)量，此時，水流將緊貼尾水允許有一點正環(huán)量，此時，水流將緊貼尾水管壁流動，不易發(fā)生脫流，減少尾水管中的管壁流動，不易發(fā)生脫流，減少尾水管中的能量損失。另外，還有利于改善氣蝕性能，能量損失。另外，還有利于改善氣蝕性能，從而提高了水輪機的效率。從而提高了水輪機的效率。00103 非最優(yōu)工況非最優(yōu)工況 除最優(yōu)工況以外的工況，稱為除最優(yōu)工況以外的工況，稱為非最優(yōu)工況非最優(yōu)工況 在非最優(yōu)工況下，水流進口的相對速度在非最優(yōu)工況下，水流進口的相對速度 的方向與葉片骨線方向不一致，會形成沖的方向與葉片骨線方向不一致，會形成沖 角角 ,產(chǎn)生產(chǎn)生進口撞擊損失；進口撞擊損失；水流水流出口時不再是法

25、向出口時不再是法向。 ， 增加了尾水管壁的出口動能損失，出現(xiàn)偏增加了尾水管壁的出口動能損失，出現(xiàn)偏心真空渦帶，引起水流壓力脈動，使水輪機心真空渦帶，引起水流壓力脈動，使水輪機效率降低效率降低1w011b029002uv 水頭水頭 不變，流量不變，流量 減小（導葉開減?。▽~開度減?。┒葴p小） 分析分析進口進口水流速度三角形變化水流速度三角形變化在一小時段內(nèi)，認為在一小時段內(nèi)，認為則則 ， 且方向不變且方向不變QHCn （變化前）（變化后）11uu由于流量減小由于流量減小 ， ， 變化后，會形成沖角變化后，會形成沖角 ，產(chǎn)生，產(chǎn)生負擊，出現(xiàn)撞擊、脫流和旋渦，增加轉(zhuǎn)輪的水力負擊，出現(xiàn)撞擊、脫流和旋

26、渦，增加轉(zhuǎn)輪的水力損失。損失。QFQvm11mmvv 11 111b 011b 分析分析出口出口水流速度三角形變化水流速度三角形變化 同樣，同樣， ，方向不變，方向不變 由于由于 ， 則則 ， ，22uuFQwvmm22mmww222b22ww 0290 不垂直于不垂直于 ，出現(xiàn)一個與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方向，出現(xiàn)一個與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方向一致的一致的 ，當，當 很小時，對水輪機運行很小時，對水輪機運行有利（產(chǎn)生正環(huán)量，改善水力性能），當有利（產(chǎn)生正環(huán)量，改善水力性能），當 很大時，增加轉(zhuǎn)輪及尾水管的水力損失。很大時，增加轉(zhuǎn)輪及尾水管的水力損失。2v2u2uv2uv2uv 流量流量 不變（導葉開度不變）不變（導葉

27、開度不變） ，水，水頭頭 減小減小 分析分析進口進口水流速度三角形變化水流速度三角形變化在一小時段內(nèi)，認為在一小時段內(nèi)，認為 則則 ， 且方向不變且方向不變Cn QH（變化前）（變化后）11uu由于流量由于流量 不變不變 ，導葉開度不變，導葉開度不變 方向相同（不變），方向相同（不變），則則 變化后，會形成沖角變化后，會形成沖角 ，產(chǎn)生負撞擊，出現(xiàn)撞擊、脫流和旋渦，增加轉(zhuǎn)產(chǎn)生負撞擊，出現(xiàn)撞擊、脫流和旋渦，增加轉(zhuǎn)輪的水力損失。輪的水力損失。 CQ 11Hv11vv 111b 011b 分析分析出口出口水流速度三角形變化水流速度三角形變化 同樣，同樣， ，方向不變，方向不變 由于由于 ， ， 則則 22uuvvmFQwvmmHvmvmww22mmww22ww 222b0290 不垂直于不垂直于 ，出現(xiàn)一個與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方，出現(xiàn)一個與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方向一致的向一致的 ，當，當 很小時，對水輪機很小時，對水輪機有利（產(chǎn)生正環(huán)量，改善水力性能），當有利（產(chǎn)生正環(huán)量，改善水力性能），當 很大時