03 水輪機(jī)地相似理論與模型實(shí)驗(yàn)

第三章水輪機(jī)的相似理論與模型試驗(yàn)第1節(jié)：水輪機(jī)的相似理論與單位參數(shù)第2節(jié)：水輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正第3節(jié)：水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速第4節(jié)：水輪機(jī)的模型試驗(yàn)第5節(jié)：水輪機(jī)的飛逸特性第1節(jié)：水輪機(jī)的相似理論與單位參數(shù)水輪機(jī)系列：相似理論：研究同系列水輪機(jī)的幾何尺寸及特性參數(shù)間相似規(guī)律、和轉(zhuǎn)換關(guān)系的理論。：只有滿足了這些條件，模型和原型的水流狀態(tài)、水力性能才能相似。水流各點(diǎn)上的作用力，如壓力、慣性力、重力、摩擦力等方向相同，大小成比例。水輪機(jī)在相似工況下運(yùn)行時(shí)，其各工作參數(shù)（如水頭、流量、轉(zhuǎn)速等）之間的固定關(guān)系。

在進(jìn)行水輪機(jī)模型試驗(yàn)時(shí)，由于試驗(yàn)裝置情況和要求不同，水輪機(jī)的模型直徑和試驗(yàn)水頭也不相同，因此模型試驗(yàn)得到的參數(shù)也就不可能相同，這樣就不便于進(jìn)行水輪機(jī)的性能比較。為了比較時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常規(guī)定把模型試驗(yàn)成果都統(tǒng)一換算到轉(zhuǎn)輪直徑為m,有效水頭m時(shí)的水輪機(jī)參數(shù)，這種參數(shù)就稱為它為單位參數(shù)。

目前在模型中整理試驗(yàn)成果時(shí)，或在初步設(shè)計(jì)時(shí)，都采用上述公式，它應(yīng)用簡便，但比較粗糙，常作近似計(jì)算。

因此，單位參數(shù)可以表示出相似水輪機(jī)的特性，是幾何相似水輪機(jī)保持相似工況的一種判別準(zhǔn)則。同時(shí)對(duì)幾何形狀不同的各種系列水輪機(jī)，利用單位參數(shù)可以比較方便地進(jìn)行過流能力、轉(zhuǎn)速高低、出力大小的性能比較，選擇性能較好的轉(zhuǎn)輪?？傊?，水輪機(jī)的單位參數(shù)n11和Q11是水輪機(jī)的重要參數(shù)。第一，是判別幾何相似的兩個(gè)同型號(hào)水輪機(jī)運(yùn)行工況相似的依據(jù)。第二，利用單位轉(zhuǎn)速n11和單位流量Q11可作為衡量水輪機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)。例如在水頭H和轉(zhuǎn)輪直徑D相同的條件下，具有較大n11和Q11的值的水輪機(jī)型號(hào)技術(shù)性能較優(yōu)越。所以，它們也是水輪機(jī)選型的主要依據(jù)。第2節(jié)：水輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正1、最優(yōu)工況下效率修正2、非最優(yōu)工況下效率修正3、單位參數(shù)的修正（書上沒講清楚）最優(yōu)工況其他工況第3節(jié)：水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速

1、比轉(zhuǎn)速：綜合反映水輪機(jī)性能的單位參數(shù)。可用于水輪機(jī)的分類和選型：軸流式水輪機(jī)屬高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，水斗式水輪機(jī)屬低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，混流式水輪機(jī)屬中比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)。提高比轉(zhuǎn)速的意義：提高功率、提高轉(zhuǎn)速、減小機(jī)組尺寸、減輕重量。(詳細(xì)的參見書上，如下：)2、比轉(zhuǎn)速與水輪機(jī)性能的關(guān)系3、比轉(zhuǎn)速與水輪機(jī)幾何參數(shù)轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出口直徑比D1/D2隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。（為減小轉(zhuǎn)輪出口流速，降低氣蝕系數(shù)）第4節(jié)：水輪機(jī)的模型試驗(yàn)任務(wù)：主要是測定各種工況下的能量特性、汽蝕特性、飛逸特性、軸向水推力及過流部件的力學(xué)特性等。其中，能量試驗(yàn)：主要是測定模型水輪機(jī)在各種工況下的運(yùn)行效率。該試驗(yàn)裝置稱為水輪機(jī)的能量試驗(yàn)臺(tái)。意義：將模型試驗(yàn)所得到的工況參數(shù)組成單位轉(zhuǎn)速n11和單位流量Q11，分別以它們?yōu)榭v坐標(biāo)及橫坐標(biāo)，按效率相等工況連線，繪出綜合特性曲線。水電設(shè)計(jì)部門可利用該綜合特性曲線，運(yùn)用相似定律，然后繪出水電站的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線。為運(yùn)行部門提供發(fā)電依據(jù)，分析水輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行特性。一、開敞式能量實(shí)驗(yàn)臺(tái)二、封閉式試驗(yàn)臺(tái)（高精度、高水頭、高參數(shù)等）100米高水頭水力試驗(yàn)I臺(tái)150米高水頭水力試驗(yàn)II臺(tái)水輪機(jī)模型試驗(yàn)裝置模型試驗(yàn)技術(shù)第5節(jié)：水輪機(jī)的飛逸特性1復(fù)習(xí)題：

1、水輪機(jī)相似應(yīng)符合的條件是什么？

2、水輪機(jī)工況相似時(shí)，比轉(zhuǎn)速是否相等;反之如何？為什么?3、隨著比轉(zhuǎn)速的提高或降低，水輪機(jī)的工作參數(shù)和幾何形狀有什么變化規(guī)律？4、水輪機(jī)模型試驗(yàn)的目的是什么？

5、什么是