水轮机水头

第一章绪论1

第一节贯流式机组的应用与发展2

一、全贯流式机组应用现状2

二、灯泡贯流式机组应用现状2

三、灯泡贯流式水轮机水力设计方面的进展4

四、轴伸贯流式机组应用现状4

五、竖井贯流式机组应用现状6

第二节高水头贯流式机组的研究与发展前景6

第二章高水头贯流式水轮机的设计理论9

第一节高水头贯流式水轮机的水力性能分析9

一、高水头贯流式水轮机与常规水轮机的性能对比分析9

二、高水头贯流式水轮机的水力性能分析11

第二节固定导叶的设计理论16

一、高水头贯流式水轮机的固定导叶16

二、固定导叶设计的理论17

第三节活动导叶的设计理论22

第四节转轮的设计理论29

一、高水头贯流式水轮机转轮的设计理论29

二、基于CFD的高水头贯流式水轮机转轮内部流动及水力设计37

三、70m水头段高水头贯流式水轮机转轮的水力设计42

第五节尾水管的设计理论46

一、直锥型尾水管设计47

二、非圆锥形扩散尾水管的设计48

第六节高水头贯流式水轮机过流通道几何尺寸的设计优化52

第三章高水头贯流式水轮机的结构设计与应用57

第一节高水头贯流式水轮机的结构分析57

一、高水头贯流式水轮机结构57

二、导流室结构分析58

三、转轮及转轮室结构分析59

四、导水机构及活动导叶结构分析60

五、尾水管的结构分析61

六、轴承系统分析61

七、高水头贯流式水轮机整机强度计算分析67

第二节轴伸式结构设计71

第三节灯泡式结构设计71

第四节梅花式结构设计73

第五节高水头贯流式水轮机与常规水轮机的结构对比研究75

第六节高水头贯流式水轮机的选型设计77

一、额定水头Hr的确定77

二、机组主要参数的选择77

第七节高水头贯流式水轮机的电站布置设计81

一、高水头贯流式水电站建筑物的布置特点81

二、厂房布置设计82

三、厂房主要尺寸的确定84

第四章高水头贯流式水轮机的性能测试研究86

第一节高水头贯流式水轮机的性能测试86

一、性能测试情况86

二、效率实验分析90

第二节不同导叶、转轮条件下的性能对比试验92

一、不同导叶条件下的性能测试92

二、不同转轮条件下的性能测试93

第三节高水头贯流式水轮机导叶流场的测试94

一、测试装置及原理94

二、测量工况点的布置95

三、测试结果及结论95

第四节现代水轮机与高水头贯流式水轮机的水力效率对比97

第五章高水头贯流式水轮机的CFD分析101

第一节CFD技术的发展101

第二节高水头贯流式水轮机过流部件几何模型的建立102

一、转轮的几何参数102

二、转轮三维实体的建立103

三、转轮网格的划分及质量检查104

四、固定导叶及活动导叶的建模及网格化106

五、尾水管的建模及网格化107

第三节全流场的流动模拟计算107

一、计算精度的确定108

二、网格质量的检查及修改108

三、确定计算模型的各参数109

四、CFD迭代计算111

五、计算结果及分析112

第四节高水头贯流式水轮机固定导叶的三维设计及CFD计算结果117

一、导叶几何形状的设计118

二、建立计算固定导叶的边界条件119

三、固定导叶的计算119

第五节高水头贯流式水轮机活动导叶的三维设计及CFD计算结果119

一、高水头贯流式水轮机导叶结构119

二、活动导叶的三维设计及CFD计算120

三、结果分析121

第六节高水头贯流式水轮机转轮的三维设计及CFD计算结果122

一、高水头贯流式水轮机的流场解析122

二、CFD计算122

第七节高水头贯流式水轮机尾水管的三维设计及CFD计算结果124

一、模型的建立124

二、CFD分析模型的选择124

三、边界条件及检测点的设置125

四、计算结果及分析125

第八节高水头贯流式水轮机固定导叶与活动导叶的匹配研究126

一、固定导叶承担100%环量全流道的分析128

二、固定导叶承担75%环量全流道的分析131

三、固定导叶承担50%环量全流道的分析134

四、固定导叶承担25%环量全流道的分析137

五、结论140

后记141 2100433B

高水头贯流式水轮机是杜同教授1958年提出的一种新型水力发电机型，采用了贯流式或灯泡式水轮机的辐向式锥形布置的导水机构和类似于混流式或斜流式水轮机的转轮，具有流道直，水流转弯少，水力损失小，水力效率高等诸多优点，经专家鉴定这种形式的水轮机是水轮机发明100多年来，在水轮机结构型式方面的一项创新，属国内外首创。本专著介绍了这种水轮机与常规的贯流式水轮机在水力和结构上的不同，阐述了这种水轮机的固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管等的水力设计理论及方法，介绍了这种水轮机的结构设计、选型设计及应用于电站时的厂房设计等，并就其实验研究及性能测试结果进行了论述，最后详细介绍了基于CFD技术的高水头贯流式水轮机的内部流动及强度的研究成果。