水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)_周文桐
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- 水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)_周文桐前言
沖擊式水輪機(jī)的基本原理不同于反擊式水輪機(jī)， 它所遵循的基本規(guī)律有別于反擊式水輪機(jī)，它的設(shè)計(jì) 方法及規(guī)范也與反擊式水輪機(jī)不同。但是對(duì)沖擊式水 輪機(jī)的研究從一開(kāi)始，便"掛靠"在反擊式水輪機(jī)之 下，將反擊式水輪機(jī)的一些理論及概念引入到了沖擊 式水輪機(jī)之中。沖擊式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)及科研罩上了反 擊式水輪機(jī)的陰影。
沖擊式水輪機(jī)原理模型基本方程（1),給出了沖 擊式水輪機(jī)基本原理模型最優(yōu)效率同其運(yùn)行參數(shù)、幾 何參數(shù)以及噴嘴性能之間的定量關(guān)系；并明確指出沖 擊式水輪機(jī)原理模型最優(yōu)效率由兩個(gè)幾乎毫無(wú)關(guān)系的 獨(dú)立成分構(gòu)成，其一是噴嘴效率，其二是轉(zhuǎn)輪效率。 所以，沖擊式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)，就是分別設(shè)計(jì)高效噴嘴 及高效轉(zhuǎn)輪。這與反擊式水輪機(jī)差別巨大。
n = 2屮1 妒」1 + 屮1 - 2^cos ax (cos j3x -Z.cos 爲(wèi))
⑴
水斗式水輪機(jī)就是射流入射角“丨=0的斜擊式水 輪機(jī)。若設(shè)定噴嘴效率f=0.97、％ =0.5、Z =0.99、 &=175,則水斗式水輪機(jī)基本原理模型的最高效率為 0.9633、轉(zhuǎn)輪效率為0.9933。而當(dāng)今水斗式水輪機(jī)的最 高效率為0.91,所以，轉(zhuǎn)輪效率約為0.9381。即實(shí)際 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪損失能量約為5.52 %。
公式（1)為原理模型基本方程，其中僅粗略計(jì)入 了水斗表面摩擦損失及出口損失；實(shí)際的沖擊式水輪 機(jī)或轉(zhuǎn)輪卻面臨多種重大能量損失。然而，正是這些 能量損失才是決定轉(zhuǎn)輪性能的關(guān)鍵。其中有：射流在 水斗內(nèi)干擾損失、出口動(dòng)能損失、射流顯形容積損失、 射流隱形容積損失、機(jī)械方面的諸多損失，還有那必 須給予充分關(guān)注的轉(zhuǎn)輪排水的破壞作用等。
水斗式水輪機(jī)由沖擊式水輪機(jī)基本原理模型中唯 —的最佳者（a, = 0, W = 0.5 )演變而來(lái)。水斗式水 輪機(jī)之間最大的差異就是直徑比DH它是水斗式水 輪機(jī)的標(biāo)志性參數(shù)。將直徑比DM由無(wú)窮大降為某一 實(shí)際值，便得到一個(gè)又一個(gè)真實(shí)的水斗式水輪機(jī)。由 于直徑比的降低，水輪機(jī)的效率^和轉(zhuǎn)輪及其水斗也 因之而有所改變。
所謂設(shè)計(jì)，就是針對(duì)給定使用參數(shù)，為水輪機(jī)及 其轉(zhuǎn)輪的各個(gè)幾何元素"定量”，進(jìn)而保證能量損失最 小和效率最高。
本文以下述6噴嘴水斗式水輪機(jī)為例，簡(jiǎn)要論述 水輪機(jī)及其轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
H=950 m (水機(jī)設(shè)計(jì)水頭）...
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