当前课程知识点：流体机械基础 > 第8讲 流体机械多相多组分非定常流动 > 8.11 压力波传递与叠加 > Video
下面我们来分析一下
压力波传递与叠加
尽管我们假设
水体介质是不可压的
但实际上水体也是微可压的
不同激励源产生的压力波
沿着水体传递
因此 不同的位置压力波
会相互叠加
可能会威胁机组安全运行
如图所示
为离心泵的叶轮和蜗壳
在两个叶道之间
产生了叶片的进口的漩涡
这个漩涡
它就会产生压力波的传递
我们假设两个叶道之间的
漩涡的压力脉动特性是一致
但是 它传播到蜗壳出口
这一点的相位不一样
传递的距离也会有变化
这样两个压力脉动传递到该点
会出现叠加
出现下图所示的波形
从这个图里面 我们可以看到
它出现了压力波的放大
也就是说在蜗壳的出口
产生的压力波的幅值
就比转流进口的脱流
产生的压力波会大一些
这样有可能在涡壳的出口
产生比较大的压力脉动
影响机组的安全运行
下面我们介绍一下
相位共振的现象
相位共振主要是
从水轮机研究中提出的
转轮叶片与静止部件
之间的动静干涉
所引起的压力脉动
在流道中传播时
它会发生干涉 叠加
并形成一些特定的共振现象
这个就是相位共振
相位共振的影响因素主要包括
一个是流道的几何参数
比如转轮的叶片数
活动导叶数 固定导叶数
以及蜗壳流道的等效直径等等
另外波在流道中传播
还涉及到流道的长度
还有一个参数是
传播的速度以及流道中的流速
和压力的大小等等
那么从每一个导叶传递出来的波
在蜗壳入口处相互叠加
如果出现了压力波的
叠加放大的现象
这个值放大到一定的倍数
就会对机组的安全运行
产生严重的影响
在我们国家
某些中小型的混流式电站中
制造厂往往会采用
比较少的导叶数
来设计制造机组
比如采用16个导叶
15个转轮叶片的配置
工程中发现 这种配置比较容易
在波的传递过程当中
在蜗壳的进口处
产生叠加引起相振
德国的doerfler教授对相振现象
进行了非常深入的分析
并且提出了
水轮机相位共振风险系数RF
计算公式如下
其中大写的Pk为蜗壳进口
或末端对应压力叠加之后的幅值
小写的PK指的是在固定导叶
单个流道中形成的单个波的幅值
这两个幅值之比
指的是压力放大的系数
放大系数除以导叶数
就得到了相位共振的风险系数
根据国际上的一些工程经验
如果这个风险系数不超过25%
我们就可以认为
相振对机组的影响不大
如果超过了25%
机组就可能出现
非常严重的相振现象
并会导致整个进水管路
产生高频的压力脉动
影响电站的安全运行
我们也在工程中
设计了24个导叶 15个叶片的机组
在cf的计算当中 我们发现
它的效率和空化性能都很好
当我们把这个转轮
交给制造厂制造的时候
厂方认为这个导叶数量太多
他们就改为了16个导叶
导叶的形状他们也做了一些变化
那么实际运行中就出现了
很明显的相振现象
我去电站实地查看和体验
当我站在蜗壳进口的地方
可以明显感觉到
双腿由于振动而发麻
回来之后我们进行了深入的
相振现象的分析
我们发现蜗壳入口的
压力脉动的幅值
大概是导叶处的1.4倍左右
那么根据doerfler提供的经验
应该是安全的
后续制造厂家
就将16个导叶改为20个导叶
电站运行证明
原来的高频振动现象消失了
目前这个电站
已经处于安全运行的状态
所以相振现象
是确确实实发生了的
因此分析压力波的传递与叠加
是非常重要的
我们以前往往关注饮水系统的
压力波的传递和叠加
很少关注水轮机流道内部的
压力波的传递与叠加
希望有兴趣的同学
对这个压力波的传递与叠加
作深入的分析
-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
--Video
-2.2 转轮内部的典型流态
--Video
-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
--Video
-2.5 欧拉方程
--Video
-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
--Video
-3.2 泵与风机过流部件工作原理
--Video
-3.3 机组能量传递过程与效率分析
--Video
-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
--Video
-4.2 空化余量与空化系数
--Video
-4.3 吸出高度与安装高程
--Video
-4.4 空蚀现象与类型
--Video
-4.5 空化空蚀的危害及防护
--Video
-参考文献
--html
-第四讲习题--作业
-5.1 泥沙磨损基本概念
--Video
-5.2 泥沙磨蚀基本概念
--Video
-5.3 流体机械磨损磨蚀现象
--Video
-5.4 流体机械常见抗磨措施
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-5.5 腐蚀基本概念
--Video
-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
--Video
-6.3 流体机械的相似准则分析
--Video
-6.4 流体机械单位参数与相似换算
--Video
--Video
--Video
-6.5 综合相似判别数——比转速
--Video
-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
--Video
-7.2 模型试验
--Video
-7.3 典型模型机组综合特性曲线
--Video
-7.4 水轮机运转特性曲线
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-11.2 转轮流固耦合特性
--Video
-11.3 轴承热流固耦合特性
--Video
-11.4 轴系多场耦合特性
--Video
-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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