关于叶轮设计方案的讨论

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1、关于叶轮设计方案的讨论——2010年11月根据大量的QQ聊天记录整理QQ：问个小小的问题，水从哪边进？是左进下出吗？水上超人：对，当然是左进下出嘛！固定叶轮在前面，旋转叶轮在后面。 QQ：怎么好像管道越来越小啊？ 水上超人：管道越来越小那是视角问题，这是3D图片呀！立体效果造成的。 QQ： 现在的轴伸贯技术也达到效率87%左右了咯！ 水上超人：成熟的技术没有这个效果好呀!这种水轮机可以超过轴流式的效率。 QQ：你这个比现有技术，有哪些优点哦？ 水上超人：多级叶轮的稳定性好，平均效率就高呀！ 这种水轮机集合了轴流式、贯流式和斜击式水

2、轮机的优点，克服了它们的缺点。这种水轮机只需要安装一个固定叶轮和一个旋转叶轮就可以超过现有的轴流式水轮机了，安装多个叶轮主要是存在一个协调问题，搞不好反倒会降低工作效率。它主要由固定叶轮来分担轴向压力和改变水流的冲击方向，旋转叶轮所受到的主要是侧向推力，所以它不仅是工作效率高，而且叶轮的损耗小使用寿命长。 QQ：你的转轮叶片，叶型是怎么弄出来的？有没有经过试验台验收呢？已经有运行的电站了吗？ 水上超人：虽然还没有经过叶型试验，也没有运行的电站，但是，可以肯定它会比现有的技术好，因为我们的叶轮设计是建立在现有技术的基础之上的。 QQ：其

3、实发明各种型式水轮机的前辈都是建立在长期的工程实践和理论研究的，不是这么简单！这个需要经过严密的论证。QQ：不是我们的思维定势让我们排斥这个方案，而是我们对水轮机的原理以及叶片的型线有深刻的认识。 水上超人：谢谢大家的宝贵意见！希望你们去认真看看我上传的《多级水轮机的叶轮设计》那篇文章，那里面比较系统地介绍了这种叶轮的设计理念和工作原理。俗话说的是“条条道路通罗马”，我们发明的多级节能水轮机也有自己的科学根据，并不是单凭想象编造出来的科幻故事。QQ：最好是上试验台，有试验结果，我们才敢用啊！水上超人：上试验台的费用太高，还达不到真机的

4、试验效果，为什么不做真机试验啊！ QQ：或者是做个小型的机组，试用一下，算一下效率。也可以做小，微型机组试一下。 水上超人：对，这个方法就很好嘛。推广发明专利的基本步骤是：理论、样品、小试、中试、批量生产。一种新产品的优点和缺点不是在几次试验之中就可以完全发现的，只有在大量的使用过程中才能充分地曝露出来。所以，在没有什么重大的安全隐患和经济损失的前提下，早日开发样机进行试用就是最可靠的方法了。 水上超人：你们对我的设计方案还有什么疑问？也可以提出来讨论嘛。比如我们加大了滚筒的半径，不仅可以减少上下水道的弯道损失，而且还可以大大减少叶片

5、水道的涡流损失，就是一个非常好的设计方案。QQ：你加大的是成本！水上超人：什么成本？这里的成本增加了，那里的成本就减少了，要从总体来看嘛。QQ：为什么呢？水上超人 ：我计算过，增大滚筒半径所减少的流量大约在上下水道的1/4左右。如“多级水轮机叶轮示意图”所示，根据流体力学的连续性方程v1A1=v2A2，假设水轮机上下水道的横切面积为A1，叶轮水道的横切面积为A2，那么增大叶轮的滚筒半径r使2r≥R就会减少水流通道的横切面积A2，通过计算公式可得：A2=πR2－πr2≤4πr2－πr2＝3πr2≤3A1/4。由此可见，增大叶轮的滚筒半径

6、r使2r≥R也只减少了横切总面积A1的1/4左右，和原来的叶轮相比也并没有多少差别。但是，它却给我们带来了两大好处：一是可以减少水轮机上下水道的弯道损失；二是可以减少叶轮内部的涡流损失。所以，这个设计方案从表面上看是增加了成本，而实际效果却是节约了水能提高了转化效率呀。 QQ：你的叶片怎样设计的？基于什么原理？ 水上超人：我们增大叶轮的滚筒半径r，就是为了减少叶片扭曲，尽量减少涡流损失。 QQ：也就是你自己看着舒服就可以，随便来的吧？水上超人：不是随便来的，有科学根据呀！ QQ：具体的原理是什么？你这个角度，形状都有很大的可变性。 水

7、上超人：角度和形状都有很大的可变性，是因为我还在寻找最好的设计方案，这些图片都是我的试验品，并不是我理想中的叶轮设计方案。譬如这两张叶轮就有很大的差别，上面的叶轮没有扭曲就很容易导致水能的浪费，下面这个叶轮就比较合适，如果叶片再扭曲多了就会增加涡流损失。 QQ：你说的：扭曲多了就会增加损失，那怎么样的扭曲才是最好的呢？水上超人：认真观察现有的叶轮可知：它们对水能的利用还是比较充分的，但是在涡流损失和轴向压力损失方面都是比较多的。QQ：你有计算过？还是有什么原理。为什么非要是这个形状？ 水上超人：叶轮有个无法改变难题，那就是里面小外面大

8、。如果叶片不扭曲，就会出现漏流浪费水能（例如第一张固定叶轮40）；如果扭曲太多了，又会出现涡流损失水能（例如现有的轴流式水轮机叶轮）。所以，在设计叶片的扭曲程度时，我们就只有无奈地在“浪费”与“损失”之间寻求平衡了。QQ