当前课程知识点：流体机械基础 > 第2讲 流体机械转轮速度三角形与欧拉方程 > 2.4 工况发生变化时速度三角形分析 > Video
下面我们来分析
运行工况变化时的
转轮进出口速度三角形的变化
我们以定桨式水轮机为例
分析导叶开度不变
水头改变时 速度三角形的变化
左图是进口的速度三角形
最优工况时
液流角β1和叶片的安放角相等
如果这个时候水头下降
因为活动导叶开度不变
从活动导叶出来的流速会下降 V就减小
它的相对速度W就往上偏
这个时候就形成负冲角
水流从背面往正面冲
所以在水头比较低的时候
容易在叶片正面形成漩涡
如果水头增加了 绝对速度会增加
因为导叶的开度不变
所以来流方向不变
W1画出来是虚线处的位置
这个时候叶片就出现了正冲角
叶片能提供更多的载荷
叶片的升力增大了
叶片能发出更多的电
在出口速度三角形中
在最优工况下流体是法向出流
我们假设随着水头的变化
出口相对速度的方向不变
在实际运行中 出口方向会有少量的变化
当水头下降时
绝对速度就偏到V2’的地方
出口形成正向的速度环量
如果水头增加
出口的相对速度变大
V2’就出现一个
与叶片旋转方向相反的负环量
流量增加
我们已经知道
进出口的环量差就是水头
当水头提高的时候
进口的正环量增加
出口变成负环量
所以能量转化就会比较多
当水头减小的时候
进口正环量减小
出口还有一定正环量
转化的能量就比较少
这和我们后面要学的
欧拉方程是吻合的
我们再来看水头不变
导叶开度变化时的
速度三角形的变化
常规的水电站
基本都是这样的状态
因为水库库容比较大
我们调节机组出力的大小
基本是通过调节
导叶的开度来完成
因为水头不变 所以经过导叶之后的
绝对速度 V 大小不变
现在假设某一个导叶开度下
是最优工况 进口冲角为0
用U1 V1 W1来表示速度三角形
如果导叶开度变大 V1’的大小不变
与V1在一个圆弧上
但是向下偏转了一个角度画出V1’
那么相应地W1’也就可以画出来
从图中来看 导叶开度变大
进口形成正冲角 流量变大
但是冲角变化的量很小
如果导叶的开度变小
V1’向上转过一个角度
进口形成负冲角
同样负冲角也不是很大
在转轮的出口
相对速度W的方向不变
在最优工况时V2法向出流
如果导叶开度变小 W2’变小
在出口形成正环量
如果导叶开度变大 W2’变大
在出口形成负环量
在小开度情况下
在尾水管中形成涡带的运动
在大开度情况下出口速度较大
由于出现负环量
容易在尾水管中部
形成柱状的涡带
接着我们分析
转桨式水轮机的出口速度三角形
轴流转桨式机组的特点
是导叶开度可以调节
桨叶的开度也可以调节
所以该机组能够协联运行
也就是在一定的导叶开度下
通过调节桨叶的角度
使水流一直保持法向出流的状态
让机组的运行效率比较高
这是轴流转桨机组的特点
在最优工况运行时
有一个桨叶角度
我们画出它的出口速度三角形U2 V2 W2
如果导叶开度变小
相应地桨叶开度也变小
这个时候流量会下降
但是由于是协联关系
水流从桨叶出来之后
还是保持法向出流方向
如果桨叶开度变大
由于协联关系
同样使水流保持法向出口
我们得到新的出口速度三角形
正是由于机组的协联特性的存在
提高了轴流转桨机组
高效区的运行范围
-1.1 流体机械定义
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-1.2 流体机械分类
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-1.3 水轮机工作过程概述
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-1.4 泵与风机工作过程概述
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-1.5 其他流体机械工作过程概述
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-1.6 流体机械工程应用
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-参考文献
--html
-第一讲习题--作业
-2.1 流体机械的主要性能参数
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-2.2 转轮内部的典型流态
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-2.3 速度三角形
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-2.4 工况发生变化时速度三角形分析
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-2.5 欧拉方程
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-参考文献
--html
-第二讲习题--作业
-3.1 水轮机过流部件工作原理
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-3.2 泵与风机过流部件工作原理
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-3.3 机组能量传递过程与效率分析
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-3.4例题分析
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-参考文献
--html
-第三讲习题--作业
-4.1 空化的定义与分类
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-4.2 空化余量与空化系数
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-4.3 吸出高度与安装高程
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-4.4 空蚀现象与类型
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-4.5 空化空蚀的危害及防护
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-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
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-5.2 泥沙磨蚀基本概念
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-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
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-5.4 流体机械常见抗磨措施
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-5.5 腐蚀基本概念
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-5.6 流体机械腐蚀现象及防腐措施
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-参考文献
--html
-第五讲作业--作业
-6.1 流动相似概述
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-6.2 常用相似准则数
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-6.3 流体机械的相似准则分析
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-6.4 流体机械单位参数与相似换算
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-6.5 综合相似判别数——比转速
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-6.6 相似准则的工程应用
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-参考文献
--html
-第六讲作业--作业
-7.1 特性曲线概述
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-7.2 模型试验
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-7.3 典型模型机组综合特性曲线
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-7.4 水轮机运转特性曲线
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-7.5 水轮机的选型计算
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-第七讲作业--作业
-8.1 流体机械多相多组分非定常流动概述
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-8.2 二次流动现象
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-8.3 动静干涉
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-8.4 脱流
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-8.5 间隙流动
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-8.6 叶道涡
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-8.7 卡门涡
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-8.8 尾水管涡带
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-8.9 泵的旋转失速
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-8.10 泵的喘振
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-8.11 压力波传递与叠加
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-参考文献
--html
-第八讲作业--作业
-9.1 流体机械四象限特性概述
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-9.2 水泵水轮机全特性曲线
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-9.3 水泵水轮机典型工况流动现象
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-9.4 水泵水轮机调相运行工况流动现象
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-9.5 双向潮汐机组复杂运行工况认识
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-参考文献
--html
-第九讲作业--作业
-10.1 流体机械在管网系统中的工作特性
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-10.2 流体机械暂态运行过程
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-10.3 调节系统与调速器
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-10.4 改善流体机械暂态运行性能工程措施
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-参考文献
--html
-第十讲作业--作业
-11.1 流体机械多场耦合特性概述
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-11.2 转轮流固耦合特性
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-11.3 轴承热流固耦合特性
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-11.4 轴系多场耦合特性
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-参考文献
--html
-第十一讲作业--作业
-12.1 标准化概述
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-12.2 流体机械行业标准
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-12.3 水轮机型号
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-12.4 泵型号
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-12.5 风机型号
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-12.6 阀门型号
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-12.7 流体机械工业流程
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-12.8 流体机械质量监督
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-参考文献
--html
-第十二讲作业--作业
-13.1 空化、通（补）气、压力脉动与安装高程
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-13.2 压力脉动与水锤
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-13.3 智能流体机械
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-13.4 流体机械及工程学科知识体系与学术交流
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