当前课程知识点：流体机械基础 > 第9讲 流体机械四象限特性 > 9.3 水泵水轮机典型工况流动现象 > Video
刚才讲得比较抽象
理解起来相对困难一些
下面我们来轻松地看看
水泵水轮机
典型运行工况下的
流道内部流动状态
在性能曲线图里面选一个点
读出单位流量和单位转速
进行水泵水轮机
整个流道内部的
三维粘性流动分析
先看看非常典型的
正向水泵运行的工况
水流从下往上流
从尾水管吸入口到蜗壳出口
我们可以看出
正常的水泵工况 流线光滑
流动很顺畅
在活动导叶和固定导叶
之间流态很好
在转轮里面流动也不错
尾水管里面流动也很顺畅
所以这是一个效率比较高的
正常的水泵运行工况点
下面我们来分析一下
水泵进入制动工况
之后的一个状态
如图上第二象限
这个点的位置
在制动工况下
尾水管里面的
流动漩涡比较多
因为反向制动流量
和刚才泵的流量方向是相反的
转轮里面的流动
充满各种各样的漩涡
尾水管中的流动状态也很差
但是涡壳和导叶里面的
流动状态还可以
为什么导叶里面的
状态还可以呢
因为流动方向和刚才相反
水流从蜗壳向内流动
固定导叶的流动状态好
但是活动导叶出口
受到转轮的影响
无叶区的流场
还是比较差的
这是一个典型的
水泵水轮机的流动工况
水流从蜗壳进入
固定导叶和活动导叶
再进入转轮
整体的流动比较光顺
水流进入尾水管之后
在尾水管里面形成一个漩涡
这种流动状态
都是非常典型的
水轮机的运行工况
总的来说
流动状态不错
在正常水轮机工况下
最高效率能够达到92%以上
那么我们来计算一下
在水泵状态下效率
也能够达到93%以上
在水轮机状态下
达到92%以上
两者相乘0.93*0.92=0.82
加上摩擦损失等的损失
水泵水轮机整体效率
能够达到80%左右
也就是说现在
最好的抽水蓄能电站
能够做到5度电
换回来4度电
而十年之前
我们做到4度电换3度电
可以说技术的进步
是非常大的
相比于其他的储能方式
抽水蓄能电站无论在功率
还是效率上 还是在快速性上
都是领先的
接下来就到了飞逸工况点
这个时候水力矩为0
在水轮机工况下一定开度时
如果从电力系统脱开
水流对转轮的作用力矩
没有负荷力矩与之平衡
那么它的转速就会越来越高
内部流态也越来越差
水力矩减少到零
就达到了飞逸工况的状态
在飞逸工况下
蜗壳里面的流动还不错
但转轮里面的流动
充满漩涡
尾水管里面的流态也不好
这个时候转速很高
流量也比较大
水头还是正常的水头
经过了飞逸工况之后
进入了正向水轮机制动工况
在制动工况里
整个水轮机内的流态更差
水力矩变为负值
叶片背面压力比正面压力高一些
导叶的流动也很乱
在制动工况里
整个水轮机内的流态更差
水力矩变为负值
导叶的流动也很乱
转轮里面
充满不稳定的漩涡
导致整个流道里面的流动
都进入了不稳定的状态
这个工况下的流动
因涡流和空化影响
很容易把整个流道堵塞了
全堵塞了就到了
0流量这个状态
在试验台上测量
这个区域内的性能
就非常困难
工况极易变化
难以得到重复性良好的工况性能数据
再看看反水泵工况的内部流态
流量的方向和正向的泵一样是往上流
但是机组的转动方向是相反的
转轮进口冲角非常大
所以转轮里面的
漩涡非常多
导致固定导叶
和活动导叶里面
也全是漩涡
尾水管里面
也全都是漩涡
所以反向水泵工况
也是一个效率极低的
运行工况区
流道内的漩涡
消耗大量的能量
-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
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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
--Video
-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
--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
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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
--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
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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
--Video
-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
--Video
--Video
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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
--Video
-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
--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
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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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