混流式水轮机设计实例-叶片设计ppt课件.ppt

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1、混流式水轮机叶片设计叶片是水轮机乃至所有流体机械最重要的部件，它的设计要求也较高，对整个机械的性能影响较大。同时，叶片的设计工作量较大，设计步骤较为繁琐，个别步骤需要反复修改。因此，在设计时应认真对待。下面以设计实例进行说明。一.设计参数：Hmin=20mHav=35mHmax=48mNr=3692.71Kw转速n=333.3r/mimQr=11.95m/sD1=1.34mHs=1.9m海拔高程:79m二.设计步骤1.确定流道几何形状。（比例：1：2）方法一：1）根据设计参数可确定比转速，单位参数。按我国水轮机型谱推荐的额定水头与比转速关系，水轮机的比转速为因此，选择比转速在318左右的为

2、宜，选择HL310，D1=1.34m。2）参照教材或《水轮机设计手册》的转轮流道尺寸确定导叶相对高度、上冠处曲率半径、下环处曲率半径等参数。3）按比例换算，并在图纸上绘出流道图。方法二：（也是本次设计所采用的设计方法）直接按附录中给定的数据点在图纸上绘制流道进口在左上方的流道图。附录其实就是各条流线的坐标点，把各个坐标点绘在图纸上并光滑连接就会得到流道图和五条流线。2.检查过水断面面积在转轮流道内做内切于转轮上冠和转轮下环的公切圆，如图。自该圆心o向切点A、B做连线，过点A、B做圆弧切于OA和OB，用t表示圆弧AB长度，则母线长度为式中s---弦线AB长度ρ---内切圆半径母线AB的形心位

3、于图中D点，则轴面液流过水断面面积为r---母线AB形心至水轮机轴线的距离。t计算各断面面积（这里只计算前三个圆）做出轴面液流过水断面面积沿Lm的变化曲线因扩散形流道易产生脱流而导致较大水力损失，所以轴面流道过水面积沿Lm应是逐渐减小的。实际设计中应反复检查修改直到面积变化规律满足要求。lm(mm)内切圆S(mm)ρ（mm）r(mm)t(mm)A=2πrt(mm2)0o1842421199284210.538510.8o284242114818427.835816o3903459.51230.4908.37.0223.按轴面流速为均匀分布绘制轴面流线1）确定进口的n+1个起点。图中AB直线

4、为母线，轴面流线按相邻流面间流量相等绘制，因过水断面上轴面流速均匀分布，等分母线AB就可得到起始断面上轴面流线的分点。若取n+1条轴面流线，则二轴面流线的间距为b0/n。本设计为5条流线，所以n=4。2）确定出口的n+1个终点因要求二相邻流面间流量相等，当轴面流线均匀分布时，轴面流线将轴面出口断面分为若干个面积相等的圆环。每个圆环面积为A，式中R----流道出口断面外半径n----出口断面的圆环个数。出口断面CD上各轴面分点位置可用半径rk表示。K---由上冠至下环的轴面流线的序号，K=0、1、2、3、4用rk确定出口流线分点0、1、2···3）轴面流线的起点和终点确定后，就可做出第一次近

5、似的轴面流线，一般规律为近下环处流线较密集，在近上冠处流线较稀疏。根据过水断面与流线相互垂直的原则，作线垂直于各轴面流线，并以该线为母线绕水轮机轴线旋转得到的回转面就是过水断面。4）校正流线若所绘轴面流线的位置符合要求，则Δb---相邻二流线间母线长度rm----Δb的平均半径若每一过水断面上被二相邻流线所分各段的rmΔb值不等。需要对轴面流线进行校正，为此计算过水断面上rmΔb的断面平均值用平均值校正，用各自的校正轴面流线位置。由此得到第二次近似流线，以此为基准重新修正过水断面。直至rmΔb与平均值偏差小于5%时即可。4.检查流网准确性1）计算时可以原有等势线为中线，在其两侧各作一相近的

6、等势线，如图实线为原等势线，两边虚线为相近等势线。2）由同一组相邻等势线和各轴面流线组成的各段的Δb---相邻二轴面流线间等势中线长度R---Δb的平均半径ΔL---各段中间轴面流线长度，如图。3）若同一组等势线上各段的不等于常数，则应该校正轴面流线位置，可计算其平均值。则Δb的修正值为按照修正值校正轴面流线位置及其相应的等势线，从而得到第二次近似轴面流网，重复上述计算直至符合要求为止。对各等势线组分别检查轴面流线位置的正确性。一般要求偏差不大于3~4%。下表为最终计算结果。等势线流线R(mm)ΔL(mm)R/ΔLΔb(mm)RΔb/ΔL(RΔb/Δl)avΔ(Δb)Δ(Δb)/ΔbσaL

7、127514.329.89601793.701842.19-1.62-0.027L243213.332.48561818.94-0.71-0.012L343911.737.5249.51857.300.400.008L444610.144.15431898.811.280.029L5σbL134313.325.789802063.152054.500.330.004L2365.310.435.12592072.370.5