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水斗式水輪機轉輪設計_周文桐

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更新時間：2013-06-01
發布人：wanghaona_999

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水斗式水輪機轉輪設計_周文桐前言
　　沖擊式水輪機的基本原理不同于反擊式水輪機，它所遵循的基本規律有別于反擊式水輪機，它的設計方法及規范也與反擊式水輪機不同。但是對沖擊式水輪機的研究從一開始，便"掛靠"在反擊式水輪機之下，將反擊式水輪機的一些理論及概念引入到了沖擊式水輪機之中。沖擊式水輪機的設計及科研罩上了反擊式水輪機的陰影。
　　沖擊式水輪機原理模型基本方程（1),給出了沖擊式水輪機基本原理模型最優效率同其運行參數、幾何參數以及噴嘴性能之間的定量關系；并明確指出沖擊式水輪機原理模型最優效率由兩個幾乎毫無關系的獨立成分構成，其一是噴嘴效率，其二是轉輪效率。所以，沖擊式水輪機的設計，就是分別設計高效噴嘴及高效轉輪。這與反擊式水輪機差別巨大。
n = 2屮1 妒」1 + 屮1 - 2^cos ax (cos j3x -Z.cos 爲)
⑴
　　水斗式水輪機就是射流入射角“丨=0的斜擊式水輪機。若設定噴嘴效率f=0.97、％ =0.5、Z =0.99、 &=175,則水斗式水輪機基本原理模型的最高效率為 0.9633、轉輪效率為0.9933。而當今水斗式水輪機的最高效率為0.91,所以，轉輪效率約為0.9381。即實際水輪機轉輪損失能量約為5.52 %。
　　　公式（1)為原理模型基本方程，其中僅粗略計入了水斗表面摩擦損失及出口損失；實際的沖擊式水輪機或轉輪卻面臨多種重大能量損失。然而，正是這些能量損失才是決定轉輪性能的關鍵。其中有：射流在水斗內干擾損失、出口動能損失、射流顯形容積損失、射流隱形容積損失、機械方面的諸多損失，還有那必須給予充分關注的轉輪排水的破壞作用等。
　　　水斗式水輪機由沖擊式水輪機基本原理模型中唯 —的最佳者（a, = 0, W = 0.5 )演變而來。水斗式水輪機之間最大的差異就是直徑比DH它是水斗式水輪機的標志性參數。將直徑比DM由無窮大降為某一實際值，便得到一個又一個真實的水斗式水輪機。由于直徑比的降低，水輪機的效率^和轉輪及其水斗也因之而有所改變。
　　　所謂設計，就是針對給定使用參數，為水輪機及其轉輪的各個幾何元素"定量”，進而保證能量損失最小和效率最高。
　　　本文以下述6噴嘴水斗式水輪機為例，簡要論述水輪機及其轉輪的設計，設計參數如下：
　　　H=950 m (水機設計水頭）...

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