冲击式水轮机的模型试验及相似换算

摘要

冲击式水轮机是高水头使用的水轮机.在我国反击式水轮机如混流式、轴流式水轮机已达到国际先进水平.从设计、制造、安装、运行等方面都积累了丰富的经验.目前正在兴建的若干大型水电站都是我国独立设计、独立制造的.而冲击式水轮机却远远落后于国外先进厂家.一是没有形成完整的型谱,没有可供选型的先进模型,现有的几个冲击式模型转轮性能参数都比较落后;二是国内没有大型冲击式水电站建设经验,对制造大型多喷嘴冲击式水轮机缺乏经验.目前由于开发西部高水头水力资源的需要,对冲击式水轮机的不研究迫在眉睫,而由于研究经费等原因,我国基本上没有进行冲击式转轮的开发研究,因而在开发西部高水头资源时陷入了被动境地.本论文进行了如下研究:概括了国内外冲击式水轮机发展概况;阐述了300m水头段使用的冲击式模型转轮的研究;介绍了冲击式模型试验台的建设,包括模型试验仪器的选定、模型试验台建设及测试系统误差分析;进行了模型能量试验、飞逸特性试验研究;对转轮几何参数进行了优化研究;研究了转轮几何参数变化对转轮性能的影响.主要有水斗数变化对转轮性能影响的试验研究与分析,水斗安放基圆变化对转轮性能的影响,外径变化对转轮性能的影响,喷嘴参数的优化试验研究等;论文的最后对冲击式水轮机相似换算的理论进行了研究,并对转轮的选型作了阐述,给出了300m水头段中小型水轮机的参数表,以保康县朱家坪水电站为应用对象进行了增容改造选型计算.

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1冲击式水轮机概述

1.1国内外冲击式水轮机技术的差距

1.2冲击式水轮机与反击式水轮机的比较

1.3冲击式水轮机研究方法

1.4本文研究内容

2冲击式水轮机模型试验装置研究

2.1水泵机组的选定

2.2引水过流通道的设计

2.3测量仪器的确定

2.4模型试验台的误差分析

2.5试验水流的雷诺数

2.6模型机组的几何参数

3冲击式模型水轮机能量试验

3.1能量试验任务

3.2试验内容与方案的确定

3.3各开度下的能量试验曲线

3.4飞逸特性试验

4冲击式水轮机内部流态的选型分析

4.1模型综合特性曲线的特点

4.2冲击式水轮机流态分析

4.3转速对水轮机性能影响的分析

5冲击式水轮机几何参数的优化试验研究

5.1喷嘴几何参数变化对性能影响的研究

5.2水斗安放几何参数变化对转轮性能影响的分析

5.3水斗数的性能试验研究与理论分析

6冲击式水轮机的相似理论与选择计算

6.1性能换算相似准则

6.2转轮内部流动的相似性

6.3冲击式水轮机内部流动的换算率

6.4比尺效应的主要形式

6.5相似换算的结论

6.6不同水头参数转轮出力表的计算

7全文总结与展望

致谢

参考文献

附录作者在攻读硕士学位期间所发表的文章