华中科技大学：《水力机械原理与设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 水力机械的模型试验及特性曲线

五章水力机的型试骏及将性曲紱 第五章水力机械的模型试验及特性曲线 本章讲述的主要内容: 第一节水力机械模型试验的意义和任务 第二节水力机械特性曲线的定义和分类 第三节模型试验及特性曲线的绘制 第四节水力机械与管网系统的联合工作 第五节泵的串联和并联运行 第六节水力机械的工况调节 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

第五章 水力机械的模型试验及特性曲线 HSJ 本章讲述的主要内容： 第一节 水力机械模型试验的意义和任务 第二节 水力机械特性曲线的定义和分类 第三节 模型试验及特性曲线的绘制 第四节 水力机械与管网系统的联合工作 第五节 泵的串联和并联运行 第六节 水力机械的工况调节

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 第一节水力机械模型试验的意义和任务 水力机械的现代设计方法:理论与试验相结合的方法 理解 水力机械过流通道内的流动规律目前还不餘利用数学的方法 完全解决,因此设计时,必须引入一些假设进行简化。 设计对给定计算工况(即设计工况)下进行。在非设计工况 下,流动会产生脱流或转轮低压侧的强烈旋涡等,进行流动 分析更加困难。因此除了在理论上进行探索之外,还必须通 过试验来修正和补充。 试验工作必须有理论进行指导。 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

第一节 水力机械模型试验的意义和任务 HSJ 一、水力机械的现代设计方法：理论与试验相结合的方法 理解： ➢ 水力机械过流通道内的流动规律目前还不能利用数学的方法 完全解决，因此设计时，必须引入一些假设进行简化。 ➢ 设计对给定计算工况（即设计工况）下进行。在非设计工况 下，流动会产生脱流或转轮低压侧的强烈旋涡等，进行流动 分析更加困难。因此除了在理论上进行探索之外，还必须通 过试验来修正和补充。 ➢ 试验工作必须有理论进行指导

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 水力机械的模型试验 1、进行真机的全特性试验不可能,真机试验多为验收试验、 专题研究试验及改进性试验。但有些情况:如制造质量的检验; 实际运行情况(振动、轴承发热、漏水等)以及泥沙磨损和汽 蚀程度等,则只有在真机上才能观察到。 2、为得到水力机械的全特性,模型水力试验的任务包括 ≯确定水力机械各工况下的效率及汽蚀系数(即能量特性和汽蚀特性) 确定水力机械某些部件的力特性(如导水机构、转轮的力特性) 确定水力机械在非设计工况下的压力脉动和不稳定性(水轮机) 确定过流部件的液流结构 水力试验是设计水力机械的一个重要手段 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

二、水力机械的模型试验 HSJ 1、进行真机的全特性试验不可能，真机试验多为验收试验、 专题研究试验及改进性试验。但有些情况：如制造质量的检验； 实际运行情况（振动、轴承发热、漏水等）以及泥沙磨损和汽 蚀程度等，则只有在真机上才能观察到。 2、为得到水力机械的全特性，模型水力试验的任务包括： ➢ 确定水力机械各工况下的效率及汽蚀系数（即能量特性和汽蚀特性） ➢ 确定水力机械某些部件的力特性（如导水机构、转轮的力特性） ➢ 确定水力机械在非设计工况下的压力脉动和不稳定性（水轮机） ➢ 确定过流部件的液流结构 水力试验是设计水力机械的一个重要手段

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 三、水力机械的模型试验必须遵循水力机械的相似准则 四、新转轮的出现,一般要经过下面的程序 根据给定的参数(Q,H,O及n),设计出一些模型转轮方案。 >由于工作参数和结构参数的不同组合以及不同的计算方法, 这些方案彼此不同。 对各种方案进行试验,给出模型转轮的全特性。 其中性能最好的就是我们要求的模型转轮。 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ 三、水力机械的模型试验必须遵循水力机械的相似准则 四、新转轮的出现，一般要经过下面的程序： ➢ 根据给定的参数（Q，H, σ及n），设计出一些模型转轮方案。 ➢ 由于工作参数和结构参数的不同组合以及不同的计算方法， 这些方案彼此不同。 ➢ 对各种方案进行试验，给出模型转轮的全特性。 ➢ 其中性能最好的就是我们要求的模型转轮

五章水力机的型试骏及将性曲紱 第二节水力机械特性曲线的定义和分类 f(a0, , p, v, H,n, P, n, 0)=0 决定工况的参数:2~5 综合特性曲线和线型特性曲线 全工况(四象限)特性曲线 力特性曲线和飞逸特性曲线 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ 第二节 水力机械特性曲线的定义和分类 f（a0，，，qV，H，n，P，，）＝0 决定工况的参数：2～5 综合特性曲线和线型特性曲线 全工况（四象限）特性曲线 力特性曲线和飞逸特性曲线

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 线型特性曲线 (一)水泵的工作特性曲线 H(pr),,n=f (qv, n=const) (二)水轮机的工作特性曲线PP=9qVHn H、n= Const,qn=f(ao) P、n=f(qp) 1)空载流量qmx 2)最优流量q10 3)极限功率P与极限流量 4)功率限制 9 qv gvo HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ 一、线型特性曲线 （一）水泵的工作特性曲线 （二）水轮机的工作特性曲线 H、n＝const，qV ＝f（a0） P、＝f（qV） H( p ), P, f (q ,n const) t F  = V = 1）空载流量qVxx 2）最优流量qV0 3）极限功率Pnp与极限流量 4）功率限制 P=gqV H

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 (三)水轮机的转速特性曲线 H、ao、q= const qv qp、M、P、n=f(n)M 模型试验曲线 9v1 eve 飞逸转速n 流量随转速 变化的规律 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ （三）水轮机的转速特性曲线 H、a0、＝const qV、M、P、＝f（n） 飞逸转速 nR 流量随转速 变化的规律 模型试验曲线

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 (四)不同比转速机器工作特性曲线的比较 效率随流量(或负荷)变化的规律 影响效率曲线形状的因素 平均运行效率 功率限制问题 CJ 0 HL HL 0.4 1.2 0.4 0.8 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ （四）不同比转速机器工作特性曲线的比较 效率随流量（或负荷）变化的规律 平均运行效率 影响效率曲线形状的因素 功率限制问题

第五章水力机械的型试验及特性曲线 泵的比较 %H 80 140 100 10 % 120 40 HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ 泵的比较

第五章水力机槭的栎型试骏及特性曲线 二、综合特性曲线 自变量=2 (一)工作机的综合特性曲线 1、变转速曲线 H n0=960转/分 H 259s 15 1=750 n2=600 n3=500 02040608010012014016018020 qv q√L/s HS 华中科技大学能源与动力工程学院水机教研蜜

HSJ 二、综合特性曲线 自变量＝2 （一）工作机的综合特性曲线 1、变转速曲线