《流体机械原理》课程教学课件（讲稿）第六讲 水力机械其他过流部件工作原理

第六讲水力机械其他过流部件工作原理 其它过流部件概述 引流部件指转轮前的过流部件，出流部件指转轮 后的过流部件。 由欧拉方程可知，为了使叶轮完成一定的能量转 换，叶轮前后的速度必须满足一定的条件。 ● 引流部件应该按叶轮要求的速度（大小和方向） 将介质引入叶轮： 出流部件应该按要求的速度将介质引入下一级或 机器的出口。 过流部件对整机的性能有重要的影响。 2008-5-1

2008-5-1 1 第六讲 水力机械其他过流部件工作原理 水力机械其他过流部件工作原理 其它过流部件概述 其它过流部件概述 z 引流部件指转轮前的过 引流部件指转轮前的过流部件，出流部件指转轮 后的过流部件。 后的过流部件。 z 由欧拉方程可知，为了 由欧拉方程可知，为了使叶轮完成一定的能量转 换，叶轮前后的速度必须满足一定的条件。 换，叶轮前后的速度必须满足一定的条件。 z 引流部件应该按叶轮要 引流部件应该按叶轮要求的速度（大小和方向） 将介质引入叶轮； 将介质引入叶轮； z 出流部件应该按要求的 出流部件应该按要求的速度将介质引入下一级或 机器的出口。 z 过流部件对整机的性能有重要的影响。 过流部件对整机的性能有重要的影响

第六讲水力机械其他过流部件工作原理 ■水轮机其他过流部件工作原理 ■水泵的其他过流部件工作原理 uema0物品 (e 2008-5-1 2

2008-5-1 2 第六讲 水力机械其他过流部件工作原理 水力机械其他过流部件工作原理 „ 水轮机其他过流部件工作原理 水轮机其他过流部件工作原理 „ 水泵的其他过流部件工作原理 水泵的其他过流部件工作原理

1、蜗壳（压水室）工作原理 ■1.1水轮机蜗壳的主要形式 ■12水轮机蜗壳的主要作用 ■1.3蜗壳内的流动分析 ■1.4水轮机蜗壳的作用原理 ■1.5水轮机固定导叶 ■1.6水泵出流部件的主要形式和作用 ■1.7螺旋形压水室的作用原理 ■1.8无叶扩压器和叶片式扩压器 2008-5-1 3

2008-5-1 3 1、 蜗壳（压水室）工作原理 蜗壳（压水室）工作原理 „ 1.1 水轮机蜗壳的主要形式 蜗壳的主要形式 „ 1.2 水轮机蜗壳的主要作用 蜗壳的主要作用 „ 1.3 蜗壳内的流动分析 蜗壳内的流动分析 „ 1.4 水轮机蜗壳的作用原理 水轮机蜗壳的作用原理 „ 1.5 水轮机固定导叶 水轮机固定导叶 „ 1.6 水泵出流部件的 水泵出流部件的主要形式 和作用 „ 1.7 螺旋形压水室的作用原理 螺旋形压水室的作用原理 „ 1.8 无叶扩压器和叶片式扩压器 无叶扩压器和叶片式扩压器

1.1水轮机蜗壳的主要形式 水轮机蜗壳的主要形式 圆断面金属蜗壳一 梯形断面混凝土蜗壳一 高水头小流量 低水头大流量 2008-5-1 4

2008-5-1 4 1.1 水轮机蜗壳的主要形式 蜗壳的主要形式 „ 水轮机蜗壳的主要形式 水轮机蜗壳的主要形式 圆断面金属蜗壳— 高水头小流量 梯形断面混凝土蜗壳— 低水头大流量

1.2水轮机蜗壳的主要作用 对水轮机 (1)在转轮进口出形成一定的环量 (2)尽可能为转轮的工作创造轴对称来流条件 蜗壳的形状决定了其内部流动及出口流态 水轮机蜗壳的尺寸和速度分布 2008-5-1 5

2008-5-1 5 1.2 水轮机蜗壳的主要作用 水轮机蜗壳的主要作用 对水轮机 （1）在转轮进口出形成一定的环量 ）在转轮进口出形成一定的环量 （2）尽可能为转轮的工作创造轴对称来流条件 ）尽可能为转轮的工作创造轴对称来流条件 蜗壳的形状决定了其内部流动及出口流态 蜗壳的形状决定了其内部流动及出口流态

1.3蜗壳内的流动分析(1) 假设：蜗壳内水流为平面轴对称有势流 平面有势流■ .=1aC)_1ag =0 r or r 80 C 2=0 (C) Or =0 轴对称 a0 a(C,)_a(rC,) 0 ae ra0 d(Cr)=9 Cd0=0 Cr=const K R 蜗壳内应满足速度矩为常数！ 2008-5-1 水轮机蜗壳的尺寸和速度分布

2008-5-1 6 1.3 蜗壳内的流动分析（ 蜗壳内的流动分析（1） 假设：蜗壳内水流为平面轴对称有势流 假设：蜗壳内水流为平面轴对称有势流 1 1 ( ) 0 u r z C r C r r r θ ∂ ∂ Ω = − = ∂ ∂ ( ) 0 ( ) ( ) 0 r u u C C rC r θ θ θ ∂ = ∂ ∂ ∂ = = ∂ ∂ ( ) 0 C ru r ∂ = ∂ ( ) ( ) ( ) 0 u u u rC rC d C r dr d r r θ θ ∂ ∂ = + = ∂ ∂ Cu r = const = K 平面有势流 轴对称 蜗壳内应满足速度矩为常数！ 蜗壳内应满足速度矩为常数！

1.3蜗壳内的流动分析（1) 由连续性方程 18C+1aC=0 r or r 00 ac, =0 arC,)」 0 a0 a0 水轮机蜗壳的尺寸和速度分布 C.r const 蜗壳内应满足径向速度与半径之积为常数。 2008-5-1

2008-5-1 7 1.3 蜗壳内的流动分析（ 蜗壳内的流动分析（1） 由连续性方程 1 1 ( ) ( ) 0 r Cu rC r r r θ ∂ ∂ + = ∂ ∂ ( ) 0 0 Cu r rC θ θ ∂ ∂ = = ∂ ∂ C rr = const 蜗壳内应满足径向速度与半径之积为常数。 径向速度与半径之积为常数

1.3蜗壳内的流动分析(2) ■蜗壳内液流角为常数。 ctga const ■蜗壳内的流线形状等角螺旋线nr= r=ce Cur=const R 2008-5-1 水轮机蜗壳的尺寸和速度分布 8

2008-5-1 8 1.3 蜗壳内的流动分析（ 蜗壳内的流动分析（2） „ 蜗壳内液流角为常数。 蜗壳内液流角为常数。 „ 蜗壳内的流线形状等角螺旋线 蜗壳内的流线形状等角螺旋线 0 u r C ctga const C = = ln r u C r C u C r c r ce C θ = + θ =

1.4水轮机蜗壳的作用原理 ■1)蜗壳形成的环量 蜗壳的主要尺寸 T=2πrC ■2)蜗壳出口流量（单位高度 Q=2πrC ■3)蜗壳内任意断面的流量： 360 或 水轮机蜗壳的尺寸和速度分布 Q,="C.b(r)dr-k[" 4)蜗壳内的速度矩常数 k=Cr 2008-5-1

2008-5-1 9 1.4 水轮机蜗壳的作用原理 水轮机蜗壳的作用原理 „ 1）蜗壳形成的环量 ）蜗壳形成的环量 „ 2）蜗壳出口流量（单位高度） 蜗壳出口流量（单位高度） „ 3）蜗壳内任意断面的流量： 蜗壳内任意断面的流量： 或 „ 4）蜗壳内的速度矩常数 ）蜗壳内的速度矩常数 Vu r = const = K 2 u Γ = π rC 2 Q r = π Cr i Q Qi ϕ 360 = 0 0 ( ) ( ) R R i i i u r r b r Q C b r dr k dr r = = ∫ ∫ u k C= r 蜗壳的主要尺寸 蜗壳的主要尺寸

1.5水轮机固定导叶 ■固定导叶的结构 。座环一固定导叶+上环+下环，是蜗壳的一部分。 2008-5-1

2008-5-1 10 1.5 水轮机固定导叶 水轮机固定导叶 „ 固定导叶的结构 固定导叶的结构 z 座环—固定导叶+上环+下环，是蜗壳的一部分。 下环，是蜗壳的一部分