第04章-导水机构的水力设计.
《管道的水力计算》PPT课件
（1）按ΣQi=0分配流量 从A点和最远点F点分配，可假设
（2）计算各管段损失并填表 注意正负号 hi SiQi2
（3）计算校正流量ΔQ
注意公共段CD
环网计算表
环 管 假定流
路 段 量Qi
Si
管段校 校正后 校正后
hi
hi /Qi
ΔQ
正流量 的流量Qi 的hi
AB +0.15 59.76 +1.3346 8.897
vB2 2g
zA
zB
pA pB
g
v
2 A
2g
1 vB2Biblioteka 2gH0——作用水头
H0
1
vB2 2g
流速
vB
1
1
2gH0 2gH0
对锐缘进口的管嘴，ζ=0.5， 1 0.82
1 0.5
流量 Q vB A A 2gH0 A 2gH0
Qi 0 b.由流量确定各管段管径
d 4Qi ve
ve——经济流速（规范要求）
c.由控制线确定作用压力
p pi pc Spi Qi2 pc 或 H hi hc Shi Qi2 hc
d.阻力平衡，调整支管管径
（2）管网布置和作用压力已定，求di——校核计 算，扩建管网
短管的作用水头
H0
1
l d
v2 2g
1→突扩ζ=1，H0→H
H l v2
d 2g
v2
4Q
d
2
2
代入，得
水轮机导水机构设计的优化技术
水轮机导水机构设计的优化技术伴随着科技的飞速发展，在人们的日常生活中已经越来越离不开电能了。
所以，经过使用各式各样的方法措施改善发电体系，让发电体系可以展现出最大发电性能，是人们现在急需处理的主要问题之一。
水轮设备导水构造是发电体系中最关键的构成部分，是发电体系可以正常运转的基本条件，因此为了提升发电体系的发电情况，一定要适当改善水轮设备。
文章对水轮设备导水设施进行了深入的探索，同时提出了一些个人建议，希望能够在水轮设备导水设施改进中带来帮助。
标签：水轮机；导水机构；设计；优化引言水轮设备的导水构造在发电体系中有着重要的地位，它可以对流进水轮设备的水流量进行调控，同时对保护水轮设备稳定有着关键作用。
随着时代的前进，人们对电能的需要越来越多，为了能够达到人们日常生活所需的电能，提升发电能力，是解决供电以及需电矛盾的最佳方式。
在发电体系中，导水构造对水轮设备可以正常的工作起着举足轻重的用途，所以，为了能够促进发电设备稳定、高速度的发电，要先改善水轮设备中的导水构造。
文章首先对水轮设备导水部分的构造原理进行研究，然后具体的讲述了导水部分中存在的问题，同时提出了有关的改善措施。
1 水轮机导水机的结构原理和作用一般来讲，水电所中使用的水轮设备导水部分是圆柱型的导水设施。
圆柱样式的导水设施包含顶盖、撑持盖、底环、掌控环、连接杆、简洁版等配件组成。
水轮设备导水设施在水电所中有着举足轻重的作用，其主要用途有：水轮设备导水设施可以根据水轮设备的工作需要调整进水大小；同时对水轮设备还有制止运转的作用，进而能够有效的避免水轮设备出现故障情况。
2 水轮机导水机构导叶漏水的危害及因素2.1 经济效益损失出现漏水现象，直接损失就是电能损失，电能损失也即是经济效益损失，但是这通常很容易被人忽视，从而随着时间越久，所造成的经济损失也就越大。
2.2 停机困难停机时漏水所形成的射流速度将导致机组转速难以控制到额定转速，从而无法加闸制动。
水力设计报告范文
水力设计报告范文一、引言水力设计是通过分析水文水资源情况、地理环境、工程经济等因素，确定水利工程的设计参数和方案。
本报告旨在介绍一个典型的水力设计项目，并详细阐述其设计过程和结果。
二、项目概况该项目位于XX省某市，主要目的是解决当地水资源的供需矛盾。
项目规模为XX立方米每秒，涉及水库、引水渠道、供水管网等主要工程。
三、设计参数确定3.1 水文数据分析通过收集当地历史水文数据，分析河流径流量、水质、洪水量等相关信息。
结合当地气候特点，确定设计年径流量和洪水标准等参数。
3.2 工程经济分析根据项目投资额、供水需求量、水资源保护成本等因素，利用现金流量法等经济分析方法，确定项目的经济可行性指标，包括净现值、内部收益率等。
四、设计方案确定在确定设计参数的基础上，通过多种方案的比较，确定最佳设计方案。
设计方案包括水库的型式和容积、引水渠道的走向和规模、供水管网的布置等。
五、工程计算与分析5.1 水库设计根据设计参数和地质条件，进行水库容量计算、设防洪水位确定、泄洪能力分析等。
通过水文模型和地质勘察数据，进行稳态和非稳态渗流分析，确定水库围堰、坝基稳定性等。
5.2 引水渠道设计根据设计参数和地形条件，进行引水渠道的衰减计算、流量计算、水头损失计算等。
通过水力模型试验，优化渠道的截面和流速，确保引水的安全、稳定。
5.3 供水管网设计根据供水需求和地理条件，进行供水管网的流量计算、压力计算、管径选择等。
通过模拟软件分析供水管网的稳定性、自洁能力等，优化管网布局，保证供水质量。
六、设计结果与结论根据设计计算和分析，得出以下结果与结论：6.1 水库设计容量为XX万立方米，坝型为XX型，具有较好的抗洪性能和生态保护功能。
6.2 引水渠道采用XX型截面，确保了引水的稳定供应和输水的高效率。
6.3 供水管网通过管径合理选择和优化布局，满足了供水需求，保证了水质和供水安全。
七、结语水力设计是保障当地水资源供需平衡的重要手段，本项目通过合理确定设计参数、优化设计方案和精确计算分析，为解决当地水资源问题提供了有效的方案和基础数据。
课程设计(水力计算)
目錄一、水资源规划及利用课程设计任务书…………………P3~P6二、水文计算……………………………………………………P7~P101、设计径流分析计算……………………………………………P7~P82、设计洪水及过程线的推求……………………………………P8~P9`3、选择典型洪水…………………………………………………P9~P104、放大典型洪水过程线………………………………………P10~P11三、兴利调节计算……………………………………………P11~P141.绘制水位-库容曲线………………………………………………P112.不计算水量损失时…………………………………………………P11 （1）求兴利库容………………………………………………………P11 （2）确定正常高水位…………………………………………………P113.考虑水量损失时…………………………………………………P12 （1）兴利库容………………………………………………………P12 （2）正常高水位……………………………………………………P12四、防洪计算………………………………………………P12~P141、水库调洪辅助曲线计算过程………………………………P12~P132、调洪演算……………………………………………………P13~P143、求设计洪水位，校核洪水位、拦洪库容、调洪库容和最大下泄量五、水库水能计算…………………………………………P14~P15六、参考书籍……………………………………………………P16设计任务和要求1、设计任务某一综合利用的水库水电站水文与水利计算。
2、要求1）求丰水年（P=10%）、平水年（P=50%）、枯水年（P=90%）三种典型年的年径流量及年内分配。
2）设计洪水及其过程线的推求（设计P=2%、校核P=0.2%）。
3）兴利调节计算和兴利库容及正常蓄水位的推求。
4）水库的调洪计算和泄洪建筑物的尺寸及设计、校核洪水位的选择。
低水头电站导水机构内流场的水力优化计算
针对已设计低水头电站从蜗壳到活动导叶等过流 采用计算流体动力学软件 部 件 内 流 场 的 性 能， 固 定 导 叶、 活动导叶 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ建立 了 电 站 的 蜗 壳 、 的三维模型 ， 以设 计 时 的 最 优 工 况 数 据 作 为 初 始 条件进行数值计算 ， 分析其内部流场存在的缺陷 ， 并通过更改个别固定导叶型线或位置成功优化了 过流部件内部流 态 ， 为固定导叶的优化起到了指 导作用 。
低水头电站导水机构内流场的水力优化计算
王玲花 ， 胡卫娟
（ ） 华北水利水电学院 电力学院 ，河南 郑州 ４ ５ ０ ０ １ １ 摘要 ：针对蜗壳 （ 包括固定导叶 ） 内流 场 的 回 流 和 撞 击 问 题 ， 以Ｆ 采用 Ｓ 对低水头 ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ为 工 具 ， Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ 算 法， 电站蜗壳和导水机构进行三维不可压定常粘性流动数值 模 拟 ， 分析了产生问题的原因， 提出采用改善固定导 叶型线及进出口角度的方法对固定导叶进行优化 。 对优化后模型进行最优工况下的数值计算表明 ， 优化结果 较为理想 ， 改善了原设计中部分导叶处流态不稳定的状况 ， 为水轮机固定导叶的优化提供了依据 。 关键词 ： Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ 算法 ；蜗壳 ；固定导叶 ；流场 ；数值计算 中图分类号 ： Ｔ Ｋ ７ ３ 文献标志码 ：Ａ
蜗壳是水流 进 入 水 轮 机 的 第 一 个 进 水 部 件 ， 它引导水流均匀 并 轴 对 称 地 进 入 导 水 机 构 ， 为水 流量分布尽可能合 轮机转轮提供一 个 环 量 分 布 、
１］ 。然而座环支柱的存在会 理、 对称的来 流 条 件 ［
τ ｉ （ （ ｊ ｕ ｕ ｕ ＋ ＝－ ρ ＋ ＋ρ ｇ ｉ） ｉ ｉ ＋Ｆ ｉ ｊ） ρ ｔρ ｘ ｘ ｘ ｉ ｊ ｊ （ ） ２ 、 式中 ， ｔ 为 时 间； ｕ ｕ ｊ ｉ、 ｊ 分 别 为ｉ ρ 为 水 的 密 度； 、 方向的速度 分 量 ； ｘ ｘ ｊ方向上的坐 ｉ、 ｊ 分 别 为ｉ 标； Ｆ τ ｇ ｉ ｉ 为重力加速 度 ； ｉ 为流 ｊ 为水的粘性应力 ； 体所受的表面力 。 １． ２ Ｒ ＮＧκ － ε模型 因将标准 κ － ε模型用 于 强 旋 流 或 带 有 弯 曲 壁
水泵水力设计CHPPT课件
（进出口速度三角形可重叠画在一起）
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3、 w
在叶栅计算时，取叶栅前后相对速度W1，W2的平均值W∞，作为无穷远处 来流的速度。
w
w2 m
wu1 wu2 2
2
vm2
u
vu1
2
vu 2
2
t g e
wm wu
vm u vu1 vu2
2
Vm可用Vm’代替：
vm' vm / k
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(4) 等环量级的优缺点 优点： 沿半径扬程和轴向速度不变，计算简单 具有无旋运动的形式，可以认为效率比较高 计算值与实际情况较接近 缺点： 轮毂处的安放角很大，叶片扭曲严重，绘型、铸造困难 沿半径相对速度增加较快，会使NPSHr的值增加，降低抗汽蚀性能 改进： 一般降低轮毂处的Γ，这样使叶片平坦，水力性能变好
g dH dr
11
2
r
2
d(vu r ) 2 dr
d(vm dr
)
2
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五、流型与叶片扭曲规律
流动参数沿径向的分布必须满足径向平衡方程，不能任意给定，但满足这个 条件的分布并不是唯一的。流动参数沿径向的分布就称之为流型。
不同流型所对应的叶片形状不同。常用的流型主要有：等环量级、等反作用 度级、变环量级。
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2、等反作用度级
反作用度Ω的定义：
wu 1 vu1 vu
u
u 2u
Ω一般在0至1之间，当Ω=0.5时，进出口速度三角形是对称的。
3、变环量级
考虑到等环量级的缺点，当轮毂比较小时，为改善叶片过分扭曲的弱点， 采用变环量来设计。
在该流型中，扬程（负荷）沿半径增加，一般可按下述规律给定：
水利工程中的水力计算与设计
水利工程中的水力计算与设计水利工程是指为了改善水资源的利用、灌溉、供水、防洪等目的而进行的工程建设，其中的水力计算与设计是至关重要的一环。
在水利工程中，水力计算与设计是确保工程运行稳定、高效的关键步骤，它涉及到水体流动、水流速、水压等多个方面的参数，只有合理精确地计算和设计，才能确保水利工程的安全可靠。
本文将重点介绍水利工程中的水力计算与设计的相关内容。
一、水流速度的计算在水利工程中，水流速度的计算是非常重要的一项工作。
水流速度的快慢直接影响到水体的输送效率和工程设施的设计要求。
一般情况下，水流速度的计算是基于流量和流态的基础上进行的。
1. 流量的计算流量是指单位时间内通过某一截面积的水量，通常用单位时间内通过某一单元截面积的水量来表示。
在水利工程中，流量的计算是基于流速和流态等参数进行的，常用的公式为Q=AV，其中Q表示流量，A表示截面积，V表示流速。
2. 流态的计算流态是指水流在管道或河道中的流动状态，一般包括层流、湍流等多种状态。
流态的计算是基于雷诺数等参数进行的，雷诺数的计算公式为Re=VD/ν，其中Re表示雷诺数，V表示水流速度，D表示管道直径，ν表示水的动力粘度。
二、水压的计算水压是指水对管道或其他设施产生的压力，水压的计算是水利工程设计中的重点内容之一。
水压的计算一般包括静水压和动水压两种情况。
1. 静水压的计算静水压是指水静止状态下所施加的压力，一般是根据洛伦兹定理进行计算的。
静水压的计算公式为P=ρgh，其中P表示静水压，ρ表示水的密度，g表示重力加速度，h表示水的高度。
2. 动水压的计算动水压是指水在流动状态下所施加的压力，一般是根据水动力学原理进行计算的。
动水压的计算公式是P=0.5ρV²，其中P表示动水压，ρ表示水的密度，V表示流速。
三、水力设计水力设计是水利工程中的重要环节，它包括渠道设计、管道设计、水库设计等多个方面。
在水力设计中，需要考虑到水流速度、水压、水力损失等因素，以确保工程的安全可靠。
水力设计报告
水力设计报告一、背景描述在城市建设和农田灌溉中，水力设计是至关重要的一环。
通过科学合理的水力设计，可以确保水资源的充分利用，同时减少水资源浪费，提高水资源利用效率。
本文将针对某城市新建水利工程进行水力设计的详细报告。
二、设计范围本次水力设计涉及的范围包括市区的给排水系统、灌溉系统以及水库的设计与运用。
三、市区给排水系统设计1.设计目的：对城市的给排水系统进行设计，以确保市区居民的生活用水和废水得到合理处理。
2.设计方案：采用市政管道系统，设计排水管网和污水处理设施。
3.设计要点：考虑城市人口密度、居民生活水平、应急情况等因素，进行给排水系统的水力分析和设计。
四、灌溉系统设计1.设计目的：对农田灌溉系统进行设计，保障农田作物的生长需水。
2.设计方案：采用灌溉渠道、灌溉设备等措施，设计灌溉系统的输水管路。
3.设计要点：考虑农田土壤水分状况、作物需水量、灌溉水质等因素，进行灌溉系统的水力分析和设计。
五、水库设计与运用1.设计目的：对水库进行设计，提供城市居民和农田农作物的用水需求。
2.设计方案：设计水库的坝体、溢洪道等建筑结构，考虑水库的蓄水量和泄洪能力。
3.设计要点：优化水库的水力特性，保证水库能够有效蓄水和调节水量。
六、结论与建议通过本文的水力设计报告，实现了市区给排水系统、灌溉系统和水库的科学合理设计，为城市供水、排水和农田灌溉提供了可靠的技术支持。
建议在项目实施过程中严格遵守设计方案，确保工程质量和效益。
同时，定期检测和维护水利工程设施，确保设施长期稳定运行。
以上为水力设计报告的详细内容，希望能够为相关工程实践提供参考和借鉴。
以上是一个简单的水力设计报告，如有任何疑问或需要进一步细化，欢迎提出。
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Q11 =
qV D2 H
三、导叶高度b0 决定了流入转轮的水流的过水断面面积. 导叶相对高度 b0
b0 b0 D1
注意：
b0 根据导水机构中水力损失最小的原则来确定。
对几何相似水轮机， 值相同。 b0
第一节 导水机构的类型
一、径向式导水机构
又称圆柱式导水机构
特点：导叶传动机构为平面运动机构，结构较简单。
二、斜向式导水机构 又称圆锥式导水机构
用途：灯泡式水轮机
三、轴向式导水机构 又称圆盘式导水机构
用途：全贯流式水轮机
第二节 径向式导水机构的几何参数
一、导叶开度a0 从一个导叶 的出口边到 相邻导叶表 表面最短距 离 D0：导叶轴线 分布圆的直径 Z0：导叶数
本章的主要内容
导水机构的类型
径向式导水机构的几何参数 径向式导水机构的水动力学参数
径向式导水机构的水力设计
水轮机的流量调节方程式：
Q r22 1 r ctg 0 2 ctg 2e 2b0 A2
h gH
改变导叶高度b0调节水轮机流量：圆筒闸门 式导水机构 改变导叶α0调节水轮机流量：导叶式导水 机构
二、导叶出流角α0 导叶出口边处骨线与圆周方向的夹角称为导叶出口角 αd。在稠密的导叶叶栅中，导叶的出口角就是水流的 出流角，并称为导叶出流角α0
不同翼型的导叶 a）负曲率导叶 b）对称形导叶 c）正曲率导叶
注意：
决定水轮机过流量和转轮前水流运动状况的主要因 素不是导叶开度a0，而是导叶出口角αd ！
导叶相对高度与比转速和最大开度之间的关系
结论： 水轮机的比转速越高，要求采用的导叶相 对高度及最大相对开度越大。 低比转速水轮机的最大开度比高比转速小 二到三倍。 不同比转速水轮 机的导叶相对开 度和最大相对开 度（限制工况点 的相对开度）。
ns =
n P H
5 4
大中型水轮机的导叶数 与转轮直径的关系 转轮标称直径D1(m) <1.0 1.0~2.25 2.5~8.5 9.0以上 导叶数Z0 12 16 24 32
小型水轮机的导叶数可由相关文献查到。
第四节 径向导水机构的水力设计
对水头为40～150m的不同比转速水轮机导水机构， 可以采用同一正曲率导叶翼型。
高比转速轴流式水轮机导水机构 采用标准化的对称型翼0值。 消除水轮机尺寸的影响。
Hghs = cu 1u1 - cu 2u 2 w Hghs = ( G1 - G2 ) 2p qV nD Q11 = 2 n 11 = D H H
ns =
n P H
5 4
ns = 3.13n11 Q11
b0 Q11n 11 tan a 0 = D1 60hs g