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）第二章 叶片式流体机械中的能量转换——变工况的作用分析

水力机械中的能量转换 第五节变工况的流动分析 工况: 组工作参数(q1H、n、ao)及物性 参数(R、K、Pm、Tm)决定的一种工作状况 设计工况、最优工况、非设计工况(非最 优工况)或偏离工况 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 第五节 变工况的流动分析 工况： 一组工作参数（qV、H、n、a0）及物性 参数（R、、pin、Tin）决定的一种工作状况 设计工况、最优工况、非设计工况（非最 优工况）或偏离工况

水力机械中的能量转换 不同工况下泵内的流动 1、设计工况 进口4的特征: 无冲击进口B1=Bb2 出口4的特征 压水室无冲击进口 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 一、不同工况下泵内的流动 1、设计工况： 进口△的特征： 无冲击进口1＝b1 出口△的特征： 压水室无冲击进口

水力机械中的能量转换 作△时注意:进口:(cn)由吸入室决定 出口:B2=B62 2、流量变化时 进口冲角=Bb-B1 能量头随流量变化q食H↓ 进口速度三角形 出口速度三角形 U b1 b2 2 华中科技大学能源与动力学院水机教研室

进口：（cu1）由吸入室决定 出口：2＝b2； 作△时注意： 2、流量变化时 水力机械中的能量转换 HSJ 华中科技大学能源与动力学院水机教研室 进口速度三角形 出口速度三角形 进口冲角 i＝b1－1 能量头随流量变化 qV H

水力机械中的能量转换 3、转速变化时 进口速度三角形 出口速度三角形 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 3、转速变化时 进口速度三角形 出口速度三角形

水力机械中的能量转换 4、导流器(前导叶)的影响 C W1 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 4、导流器（前导叶）的影响

水力机械中的能量转换 5、叶片转动的情况 进口:适应β的变化,减小 或消除冲角 出口:保持α2不变 变流量 变转速 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 5、叶片转动的情况 进口：适应1的变化，减小 或消除冲角 出口：保持2 不变 变流量 变转速

水力机械中的能量转换 小结 对于没有可转动的前置导叶的工作机,当 给定了转速和流量后,即可确定进、出口速度 角形,从而确定了能量头(扬程),可见三 工况参数qy,h和n不是独立的,给定了 其中两个就可以确定第三个。 实践中,通常是给定流量和转速。如果给 定扬程(能量头、风压)求流量,理论上是可 以的,但具体的计算复杂一些 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 对于没有可转动的前置导叶的工作机，当 给定了转速和流量后，即可确定进、出口速度 三角形，从而确定了能量头（扬程），可见三 个工况参数qV，hth和n不是独立的，给定了 其中两个就可以确定第三个。 实践中，通常是给定流量和转速。如果给 定扬程（能量头、风压）求流量，理论上是可 以的，但具体的计算复杂一些。 小结：

水力机械中的能量转换 二、不同工况下水轮机内的流动 与工作机的区别:由于水轮机导水机构的转 动,可以在H、n不变的条件下改变流量,故 水轮机比泵多一个决定工况的参数。在工程 实际中,水轮机通常是在H、n不变的条件下, 通过导叶来改变流量。 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 二、不同工况下水轮机内的流动 与工作机的区别：由于水轮机导水机构的转 动，可以在H、n不变的条件下改变流量，故 水轮机比泵多一个决定工况的参数。在工程 实际中，水轮机通常是在H、n不变的条件下， 通过导叶来改变流量

水力机械中的能量转换 1、活动导叶与转轮之间的流动 在导叶的出口 qv m0-2πr00 tg 到转轮进口前为自由流动 Cuomo qvctga r12πb0r 又由于 qv/ 对于混流式 b1=bn;A1=2mb/F、W=c0 2 bor 所以a t 对于轴流式 A A与b没有直接关系,r也是变数 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 1、活动导叶与转轮之间的流动 在导叶的出口 0 0 V m0 2 r b q c  = cu0 = c m0 ctg0 到转轮进口前为自由流动 u1 1 u0 0 c r = c r 0 1 V 0 1 u0 0 u1 2 b r q ctg r c r c   = = 又由于 m1 qV A1 c = 所以 0 1 0 1 1 1 1 2    tg A b r c c tg u m = = 对于混流式： b1＝b0；A1＝2b1 r1；1＝0 对于轴流式： A1与b0 没有直接关系，r1 也是变数

水力机械中的能量转换 设计工况 无冲击进口;法向出口 2、流量变化: 当H、m-定时,通过改变导叶开口来改变流量,所以在 流量变化时,a,后时变化 进口 近似分析时,可认为绝对速度的矢端沿圆弧移动 冲角i=B-B2 华中科技大学能源与动力学院水机教硏室

华中科技大学能源与动力学院水机教研室 HSJ 水力机械中的能量转换 1、设计工况 无冲击进口；法向出口 2、流量变化： 当H、n一定时，通过改变导叶开口来改变流量，所以在 流量变化时，1同时变化。 冲角 i＝1－b1 近似分析时，可认为绝对速度的矢端沿圆弧移动 进口