水斗式水轮机转轮设计_周文桐

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水斗式水轮机转轮设计周文桐前言
冲击式水轮机的基本原理不同于反击式水轮机， 它所遵循的基本规律有别于反击式水轮机，它的设计 方法及规范也与反击式水轮机不同。但是对冲击式水 轮机的研究从-开始，便"挂靠"在反击式水轮机之 下，将反击式水轮机的-些理论及概念引入到了冲击 式水轮机之中。冲击式水轮机的设计及科研罩上了反 击式水轮机的阴影。
冲击式水轮机原理模型基本方程（1)，给出了冲 击式水轮机基本原理模型最优效率同其运行参数、几 何参数以及喷嘴性能之间的定量关系；并明确指出冲 击式水轮机原理模型最优效率由两个几乎毫无关系的 独立成分构成，其-是喷嘴效率，其二是转轮效率。 所以，冲击式水轮机的设计，就是分别设计高效喷嘴 及高效转轮。这与反击式水轮机差别巨大。
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⑴
水斗式水轮机就是射流入射角丨0的斜击式水 轮机。若设定喷嘴效率f0.97、% 0.5、Z 0.99、 &175，则水斗式水轮机基本原理模型的最高效率为 0.9633、转轮效率为0.9933。而当今水斗式水轮机的最 高效率为0.91，所以，转轮效率约为0.9381。即实际 水轮机转轮损失能量约为5.52 %。
公式（1)为原理模型基本方程，其中仅粗略计入 了水斗表面摩擦损失及出口损失；实际的冲击式水轮 机或转轮却面临多种重大能量损失。然而，正是这些 能量损失才是决定转轮性能的关键。其中有：射流在 水斗内干扰损失、出口动能损失、射流显形容积损失、 射流隐形容积损失、机械方面的诸多损失，还有那必 须给予充分关注的转轮排水的破坏作用等。
水斗式水轮机由冲击式水轮机基本原理模型中唯 -的最佳者（a， 0， W 0.5 )演变而来。水斗式水 轮机之间最大的差异就是直径比DH它是水斗式水 轮机的标志性参数～直径比DM由无穷大降为某- 实际值，便得到-个又-个真实的水斗式水轮机。由 于直径比的降低，水轮机的效率和转轮及其水斗也 因之而有所改变。
所谓设计，就是针对给定使用参数，为水轮机及 其转轮的各个几何元素"定量”，进而保证能量损失最 型效率最高。
本文以下述6喷嘴水斗式水轮机为例，简要论述 水轮机及其转轮的设计，设计参数如下：
H950 m (水机设计水头）