水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)

水輪機(jī)自動調(diào)節(jié)第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪設(shè)計第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的設(shè)計理論第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)的確定第四節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的流動特性第九章水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪形式

轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的關(guān)鍵部件。它將水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)體機(jī)械能；決定水輪機(jī)的過流能力、水力效率、空化空蝕、運行穩(wěn)定性等工作性能。

低水頭下，軸流式水輪機(jī)過流量大，轉(zhuǎn)輪葉片承懸臂梁狀，如圖9-1，由于工作水頭不高，強(qiáng)度和剛度也就能滿足要求。

當(dāng)水頭增加到一定程度，由于空化空蝕性能變差及強(qiáng)度條件不夠，軸流式水輪機(jī)不適應(yīng)了，轉(zhuǎn)輪做成有上冠和下環(huán)的形狀，如圖9-2。第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-1軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-2混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪

水頭增高轉(zhuǎn)輪葉片高度減小，長度增加，水流在轉(zhuǎn)輪中越趨于徑向流動；隨著工作水頭降低，轉(zhuǎn)輪葉片變短，高度增加，水流流向趨向于軸向方向。圖9-3表示隨比轉(zhuǎn)速而變化的混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的軸面投影圖。圖9-4是根據(jù)108個電站混流式水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速

隨水頭而變化的統(tǒng)計資料。第一節(jié)不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪形式第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪形式?jīng)_擊式水輪機(jī)依靠特殊導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（噴嘴）所形成的高速射流沖擊轉(zhuǎn)輪葉片，僅利用動能使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功。根據(jù)工作射流與轉(zhuǎn)輪相對位置及射流工作次數(shù)的不同，轉(zhuǎn)輪型式又有所不同，見圖9-5至圖9-7第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-3不同的混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪軸面投影第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-4混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪

與

的關(guān)系曲線第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-5水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-6斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-7雙擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論一、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論1.混流式水輪機(jī)的水力設(shè)計

混流式轉(zhuǎn)輪位于流道從徑向變?yōu)檩S向的拐彎處，其中水流運動狀況非常復(fù)雜，轉(zhuǎn)輪中的流面是空間曲面，形如喇叭。為了能應(yīng)用數(shù)學(xué)和流體力學(xué)的方法來研究水流的運動，通常采用一些假定，用近似于實際的較簡單而有一定規(guī)律的流動代替轉(zhuǎn)輪中的復(fù)雜運動。于是，根據(jù)對流動情況不同的假設(shè)和簡化，混流式轉(zhuǎn)輪的水力設(shè)計有三種方法，即一元理論、二元理論和三元理論設(shè)計方法，在這三種方法中都假設(shè)水流是理想流體。第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

傳統(tǒng)的一元理論和二元理論的設(shè)計理論基礎(chǔ)，除了假設(shè)水流是無粘性的理想流體外，還作了轉(zhuǎn)輪葉片是無窮多的假設(shè)。這是因為實際上混流式轉(zhuǎn)輪的葉片均有十幾片之多、流道比較狹長，在圓周方向上從葉片的正面到相鄰葉片的背面，水流參數(shù)（流速、壓強(qiáng)）變化不是很大，因此可以作出葉片是無窮多的假設(shè)（軸流式水輪機(jī)中葉片數(shù)較少，葉柵的稠密度小，則不能作葉片是無窮多的假設(shè)）。這樣，水流的運動是軸對稱的，可用任意軸面的流動來表示其它軸面的流動。這樣的假設(shè)就使混流式轉(zhuǎn)輪第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

內(nèi)的復(fù)雜流動簡化多了，貫穿轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口的任何一根空間流線繞轉(zhuǎn)輪軸面旋轉(zhuǎn)得到的花籃形回轉(zhuǎn)面上的參數(shù)都是軸對稱的。因為葉片是無窮多（厚度必然是無窮?。粤鲃涌臻g即是充滿葉片，也是充滿水流。故而任何一根流線，必然也是葉片上的流線，許多這樣的流線按一定的規(guī)律所組成的空間流面就是葉片表面。第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論一元理論和二元理論是無法計算葉片正面和背面各自的參數(shù)的，這也是無限多葉片數(shù)假設(shè)的缺點。

一元理論的實質(zhì)是：水流在轉(zhuǎn)輪中的軸面速度只要用一個能表明質(zhì)點所在過水?dāng)嗝嫖恢玫淖鴺?biāo)即可確定。如圖9-8（a）中，為確定軸面水流中A點的速度，只要決定包含A點的過水?dāng)嗝鍮C的位置

即可。低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪軸面流道拐彎的曲率半徑較大，而且轉(zhuǎn)輪葉片大部分第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-8確定轉(zhuǎn)輪內(nèi)某質(zhì)點A的軸面速度所需坐標(biāo)第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

位于拐彎前的徑向流道內(nèi)，流道的拐彎對

的影響較小，沿過水?dāng)嗝?/p>

的分布比較均勻，接近于一元理論假設(shè)，故一元理論多用于設(shè)計低比轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)輪。

二元理論設(shè)計方法同樣假定轉(zhuǎn)輪葉片無窮多，水流運動也是軸對稱，但認(rèn)為軸面速度沿過水?dāng)嗝娌痪鶆蚍植肌t軸面上任一點運動必須由確定該點在軸面上的位置的兩個坐標(biāo)來決定，在圖9-8（b）中，這兩個坐標(biāo)為過水?dāng)嗝娴奈恢?/p>

和過水?dāng)嗝婺妇€上A點距上冠的長度

，即

。中高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪軸面流道拐彎的第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-8確定轉(zhuǎn)輪內(nèi)某質(zhì)點A的軸面速度所需坐標(biāo)第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

曲率平均較小，葉片大部分或全部位于流道的拐彎區(qū)，水流拐彎對軸面速度的影響較大，即沿過水?dāng)嗝孑S面速度自上冠向下環(huán)增大，這與二元理論中假定軸面有勢流動的分布規(guī)律比較接近，故二元理論的方法多用于設(shè)計中高比轉(zhuǎn)速的混流式轉(zhuǎn)輪。這種方法在理論上比一元理論嚴(yán)格，設(shè)計出的轉(zhuǎn)輪實際效果也較好，因而得到比較廣泛的應(yīng)用。

而傳統(tǒng)三元理論設(shè)計方法是從研究有限葉片數(shù)的轉(zhuǎn)輪葉柵出發(fā)的，這時水流不是軸對稱流動的，不同軸面上的流動各不相同。因此，第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

轉(zhuǎn)輪各點的軸面速度由該點的有一個坐標(biāo)來決定。三元理論的設(shè)計方法在理論上更加接近設(shè)計工況附近轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動狀況，但由于不考慮流體粘性，越偏離設(shè)計工況，計算精度越差。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)與數(shù)值模擬理論的發(fā)展，國內(nèi)外對轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動開展了三維湍流數(shù)值模擬研究，獲得了不少成果，極大地提高了轉(zhuǎn)輪設(shè)計水平。2、軸面曲線的繪制

在一元和二元設(shè)計理論中，由于作了葉片數(shù)無窮多的假設(shè)，得到水流運動呈軸對稱狀態(tài)。第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

花籃形的回轉(zhuǎn)面就是流面，在流面上的某一根流線就是葉片和流面的截線（交線），將骨線的兩側(cè)（或者是單側(cè)）加上厚度就成為實際的葉片了。因此，用一元、二元理論設(shè)計葉片時，首先要確定流道中的流面。而確定流面可以先找出流面的軸面投影，也就是先計算出軸面運動規(guī)律，畫出軸面流線。

不同的設(shè)計理論假定的軸面速度

的分布規(guī)律不同，因而計算流面的繪制方法也各不相同。(1)按等速流繪制軸面曲線

在一元理論中，假定軸面水流的過水?dāng)嗝嫔?/p>

是均布的，因此，為在轉(zhuǎn)輪軸面流道內(nèi)畫出計算第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

流面的位置，只須用流面的個數(shù)去等分各個過水?dāng)嗝婷娣e即可。如圖9-9所示，在上冠AC和下環(huán)BD之間畫出數(shù)條流線，同時作若干個與流線垂直的母線，根據(jù)過水?dāng)嗝姹睾土骶€垂直的原則，此母線即為過水?dāng)嗝?。每一過水?dāng)嗝婺妇€均被流線分割為若干段。如果所劃分的流面位置正確，則各段應(yīng)符合下列要求

即

式中—相鄰兩流線間過水?dāng)嗝婺妇€的長度；r—線段的平均直徑。第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-9軸面計算流線的繪制第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論(2)按軸面有勢流繪制軸面流線

前面的二元理論設(shè)計轉(zhuǎn)輪的方法中，軸面流動是有勢的（

）。這是一種常用的且效果較好的方法。如軸面水流為有勢流動，則流網(wǎng)可用互相垂直的流線

和等勢線

表示。為得到流網(wǎng)，只需在給定的邊界條件下解出拉普拉斯方程即可。水流的邊界條件是,圖9-10：A.轉(zhuǎn)輪流道邊壁上的法向速度為零；B.流道在轉(zhuǎn)彎前后足夠遠(yuǎn)處，也即取在流道平直段，等勢線就變成等速線，在該處軸面流速是均勻分布的.第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-10軸面有勢流流網(wǎng)第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論3、一元理論轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計

前面已經(jīng)介紹了按軸面速度

沿過水?dāng)嗝婢鶆蚍植嫉脑瓌t，分劃出了若干個流面，它們呈花籃形的回轉(zhuǎn)面。葉片就是由這些回轉(zhuǎn)面上的流線(每個回轉(zhuǎn)面上只有一根流線，它也就是葉片的骨線)所組成。在找出這些流線時，首先必須知道流面上葉片進(jìn)出口邊的水流角

和

，這可以從葉片進(jìn)出水邊的速度三角形中得到：

式中、—進(jìn)出口邊計算點的軸面流速；

、—進(jìn)出口邊的圓周速度；第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

要將具有空間花籃狀曲面上的流線葉片骨線，畫在平面的圖紙上是不可能的?？梢岳帽＝亲儞Q原理來映射線段。一般是將花籃形回轉(zhuǎn)面分為許多正交的方形網(wǎng)格，同時與之對應(yīng)的采用一個圓柱體，其面上也劃分同樣數(shù)目的方形網(wǎng)格，這個圓柱面可以展開為平面的網(wǎng)格圖，圖9-11。

圖上大寫羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、……所分割的面就是軸面，而阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、……則表示沿線長度所作的距離元段。這樣，平面網(wǎng)絡(luò)上任一點可以對應(yīng)地映射到回轉(zhuǎn)曲面的相應(yīng)位置上。

由于所分的網(wǎng)格是正方形，沿流線距離元段將等于分割軸面角度

乘以計算點所在的半徑r，第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-11圖解保角變換法第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

這樣就可以將所得到回轉(zhuǎn)曲面上的距離元畫到軸面上去，圖9-12。

一元理論設(shè)計葉片的實質(zhì)就是在平面展開圖上，按進(jìn)出口角畫出各條骨線。圖9-13是一個具體范例，出口邊布置在同一軸面上

、

、

、

點可從圖9-12中找出，至于進(jìn)口邊上的

、

、

、

、

各點則已知它們距基準(zhǔn)線0-0的距離，但其所在軸面卻是不知的。設(shè)計任務(wù)就是在保證進(jìn)出口角

和

的前提下，還要保證各骨線是光滑平順的曲線，這完全靠作圖來保證，存在一定的任意性。當(dāng)繪畢展開平面上各骨線后，就可以根據(jù)各第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-12軸面流線距離元第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-13保角變換平面上葉片繪制第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

點的映射關(guān)系，將同在以軸面上的骨線截點畫到軸面投影圖上去（圖9-14）。繪得的各軸面截線應(yīng)滿足相鄰兩條曲線的間距是有規(guī)律的變化，不應(yīng)有波浪形的彎曲。因為，只有這樣才能保證所設(shè)計的葉片具有平滑的表面。若所得的軸面截線不滿足上述要求，則應(yīng)修改保角變換平面上的形狀。第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-14葉片的軸面截線第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論4、二元理論轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計與一元理論不同，二元理論認(rèn)為軸面速度

沿著過水?dāng)嗝娌皇蔷迹S面水流為二元流動且為有勢流動，但水流仍然是對軸對稱的?；谶@樣的前提，根據(jù)流體力學(xué)理論，葉片對水流的作用可以用漩渦面來代替，即漩渦面所誘導(dǎo)出的流動和葉片在水中所形成的流場完全一樣。葉片可以看成是一個渦面，則渦線必須位于葉片表面上。由于葉片是空間的曲面，所以渦線也是空間的曲線。設(shè)漩渦運動的角速度向量為

，

和渦線相切它在空間的三個坐標(biāo)軸上的投影

、

和

。第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.轉(zhuǎn)輪葉片木模圖前面介紹的一元理論和二元理論設(shè)計葉片的最終結(jié)果中都是求得位于葉片進(jìn)口邊之間數(shù)條流線在流面上的形狀，但要制造出來還應(yīng)有葉片木模加工圖，根據(jù)它可以制作木模進(jìn)行翻砂制造。但是葉片的軸面截線圖是不能用來作為木模圖的，因為按它制造木模和樣板都是很困難很不方便的，為了制造方便，一般葉片木模圖是以葉片的水平面截線表示。第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日二、軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

軸流式轉(zhuǎn)輪的設(shè)計過程分為兩步，首先通過實踐經(jīng)驗選擇某些參數(shù)和轉(zhuǎn)輪前后速度的分布規(guī)律，然后繪出轉(zhuǎn)輪的軸面流道和轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口的速度三角形。再依據(jù)圓柱層無關(guān)性假設(shè)，把轉(zhuǎn)輪葉片的設(shè)計簡化為5～6個平面直列葉柵的繞流來計算。轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計是葉柵繞流計算的反問題，在已知每個圓柱截面上葉片進(jìn)出口水流速度三角形及葉柵應(yīng)產(chǎn)生的出力的條件下，求出各圓柱截面上翼型的形狀、幾何尺寸及其在葉柵中的安放位置，由計算得到各圓柱面上的翼型后，再按一定的關(guān)系組合成葉片。第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

軸流式轉(zhuǎn)輪葉片的水力計算方法有升力法、奇點分布法、統(tǒng)計法和保角變換法。

升力法是一種半經(jīng)驗半理論的方法，它把單個翼型的動力特性應(yīng)用于葉柵，并考慮到組成葉柵后翼型之間的相互影響而加以修正的計算方法。缺點是無法求出葉柵表面各點的速度和壓力，對水輪機(jī)的空化性能只能作粗略的估計。但是，在積累了豐富的實驗資料及設(shè)計經(jīng)驗的條件下，由于計算工作量小，這是一種既方便又準(zhǔn)確的設(shè)計方法。

奇點分布法的基本出發(fā)點是用一系列分布在第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

翼型骨線上的奇點來代替葉柵中的翼型對水流的作用，這些奇點是一系列的源、匯或旋渦，原來翼型圍線的位置是流線。只要恰當(dāng)?shù)剡x擇奇點的分布規(guī)律，就可使奇點和來流所造成的流場和原來葉柵繞流的流場完全相同。因此，葉柵繞流的計算就可轉(zhuǎn)化為基本勢流的疊加計算，從而可以得到葉片表面各點的速度和壓力。因此奇點分布法的最大優(yōu)點是可以有目的地控制翼型表面的速度和壓力分布，因而能事先考慮空化性能的要求，這對轉(zhuǎn)輪設(shè)計有很大意義。

統(tǒng)計法是將現(xiàn)有轉(zhuǎn)輪的性能，過流通道的第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計理論

形狀尺寸及葉柵幾何參數(shù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計，并作出充分的分析研究，根據(jù)幾何參數(shù)對轉(zhuǎn)輪性能的影響規(guī)律進(jìn)行設(shè)計。實踐證明，這種方法可以較快設(shè)計出轉(zhuǎn)輪。

保角變換法是一種經(jīng)典的流體力學(xué)方法，該法是將平面直列葉柵的繞流保角變換為一已知的繞流圖像來研究分析。保角變換法可以用來解由彎度不大的薄翼或由理論翼型組成的平面葉柵的繞流正反問題，但目前在水輪機(jī)設(shè)計中較少采用此法。第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定一、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)1.導(dǎo)葉相對高度

混流式轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉距離很近，直接決定了轉(zhuǎn)輪流道進(jìn)口過水?dāng)嗝婷娣e的大小,越大則轉(zhuǎn)輪流道進(jìn)口過水?dāng)嗝婷娣e也越大。則是提高轉(zhuǎn)輪過流量的有效辦法之一。但在高水頭下工作的混流式水輪機(jī)，增大受到轉(zhuǎn)輪葉片和導(dǎo)葉強(qiáng)度條件的限制。另外還需與比轉(zhuǎn)速相適應(yīng)，使導(dǎo)葉相對開度

在計算工況附近時保持在30%到70%范圍內(nèi)。和關(guān)系見圖9-25.第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-25不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的和第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日2.轉(zhuǎn)輪上冠流線形狀

上冠流線可以做成直線型和曲線型兩種見。

直線型上冠具有較好的制造工藝性，但其效率特別是在負(fù)荷超過最優(yōu)工況時低于曲線型上冠。

曲線型上冠可以增加轉(zhuǎn)輪流道在出口附近的過水?dāng)嗝婷娣e，因而使水輪機(jī)的單位流量增加。另外，轉(zhuǎn)輪上冠曲線的傾斜角

越小單位流量越大。但

也不能太小，否則會破壞流道的光滑性。不同上冠曲線1，2，3的轉(zhuǎn)輪的工作特性曲線

如圖9-26所示，可見上冠曲線3具有較大的過流量。第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-26混流式轉(zhuǎn)輪上冠曲線形狀第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日3.下環(huán)形狀和轉(zhuǎn)輪的出口直徑

下環(huán)形狀及轉(zhuǎn)輪出口直徑對轉(zhuǎn)輪出口附近的過水?dāng)嗝婷娣e影響很大，因而它影響轉(zhuǎn)輪的過水能力及空化性能。

低比轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)輪值小于1，進(jìn)口邊的高度和導(dǎo)葉高度一樣，下環(huán)呈曲線型。這樣的轉(zhuǎn)輪單位過流量必然很小，強(qiáng)度和剛度均有充分的保證，由于葉片比較長，葉片單位面上的負(fù)荷也就比較低，空化系數(shù)減小。高比轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)輪的下環(huán)通常采用具有錐角的直線型，見圖9-27。第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-27混流式轉(zhuǎn)輪軸面投影第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

4.轉(zhuǎn)輪進(jìn)口邊及葉片的軸面投影

轉(zhuǎn)輪進(jìn)口邊及葉片的軸面投影具體地決定了轉(zhuǎn)輪過流通道的工作段，如圖9-27所示，為此必須確定1、2、3、4各點位置及曲線1-3和2-4形狀。5.轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)

轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)對水力性能和強(qiáng)度有顯著的影響，表9-1給出了葉片數(shù)與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系。第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定60-80100-150180-200200-250250-300300-35021-1919-1717-1515-141414-9表9-1不同比轉(zhuǎn)速下混流式轉(zhuǎn)輪的葉片第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日二、軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定1.導(dǎo)葉相對高度

同樣的大小對軸流式水輪機(jī)的過流能力影響很大。軸流式水輪機(jī)先對高度的選擇主要根據(jù)保證水力損失最小時的導(dǎo)葉相對開度來選取。第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定2.輪轂比是軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計的一個重要參數(shù)，直接決定轉(zhuǎn)輪過流通道的寬度和面積，影響著水輪機(jī)的過流能力。第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日在設(shè)計轉(zhuǎn)輪時，應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求的前提下盡量選用較小的輪轂比。輪轂直徑主要由水頭的大小來決定。圖9-30是根據(jù)統(tǒng)計資料繪出的輪轂比與最大水頭的關(guān)系曲線。3.葉柵稠密度

葉柵稠密度指轉(zhuǎn)輪葉柵翼型的弦長

與柵距

之比值，它的大小不僅直接影響著水輪機(jī)的過流能力和效率，而且是決定空化空蝕性能的重要因素。第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日圖9-30和的關(guān)系曲線第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日4.轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)

葉片包角是葉片進(jìn)口邊最前點的軸截面與葉片出口邊最后點的軸截面之間的夾角。包角越大則葉片越長。

當(dāng)葉柵稠密度選定后，葉片數(shù)近似表示為：第三節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本參數(shù)確定

由式可知，包角

越大，葉片數(shù)

越少。軸流式轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)確定的原則是不使葉片太長