2005-2006学年第二学期水轮机期末试卷
（热能与动力工程专业03级）
一、名词解释：（20分，每小题4分）
1、水轮机基本方程（写出公式）
或：
或：
2、水轮机效率
答：水轮机效率指水轮机输出功率与水流输入功率之比。
水轮机总效率由水力效率、容积效率和机械效率组成。
3、HL220—LJ—550
答：混流式水轮机，转轮型号为：220，转轮安装方式为：立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为：550cm
4、水轮机单位转速n11
答：水轮机单位转速表示当，时该水轮机的实际转速。
5、盘车
答：所谓“盘车”就是通过人为的方法，使水轮发电机组的转动部分缓慢地旋转，并按人们预定的要求暂停和再起动的过程。
通过“盘车”，可以了解机组轴线各部位的现实摆度状况，掌握机组轴线的具体倾斜和曲折的数据，从而判定轴线的质量是否合格，为下一步轴线的处理和调整提供了可靠的技术数据。
二、判断题：（10分，每小题1分）
1、相似工况的原型水轮机效率总是大于模型水轮机效率。
（╳）
2、蜗壳同一圆断面上应力最高点发生在离座环最远点处。
（╳）
3、不同比转速的水轮机在偏离最优水头时效率下降的快慢程度不同，对于反击式水轮机，高n s水轮机在偏离最优水头时效率下降比低n s水轮机慢。
（√）
4、轴流式水轮机导叶相对高度（b0/D1）随水头的提高而增大。
（╳）
5、轴流转桨式水轮机保持协联关系时的单位飞逸转速较不保持协联关系时的单位飞逸转速大。
（√）
6、高比转速轴流式水轮机转轮出口的相对动能V22/(2gh)比较大（√)
7、水轮机的装置空化系数越大，水轮机越不容易发生汽蚀 (╳ )
8、水轮机的比转速越大，导叶的相对高度越小 ( ╳ )
9、低比转速混流式转轮有D1>D2，高比转速混流式转轮有D1<D2(√)
10、混流式水轮机在部分负荷时尾水管内压力脉动比满负荷时尾水管内压力脉动
大（√）。
三、填空题（20分，每小题2分）
1、关于蜗壳内的水流运动规律，有两种假设，是蜗壳断面的平均速度周向分量
为常数和蜗壳中水流按等速度矩规律运动。
2、按水流流经导叶时的流动特点，导水机构分为三种：径向式导水机构、轴
向式导水机构、斜向式导水机构。
3、目前认为，空蚀对金属表面的破坏有机械作用、化学作用、和电化作
用三种。
4、衡量水轮机性能好坏有两个重要参数，一个是效率，另一个是空化系数。
5、两个水轮机的液流如果是力学相似时，必需具备三个条件：
几何相似、运动相似、和动力相似。
6、在反击式水轮机中，混流式水轮机的应用水头范围最为广泛，贯流式水轮机应用水头较低，常用于潮汐电站。
7、以单位参数n11、Q11纵、横坐标轴的特性曲线称为水轮机的模型综合
特性曲线，以工作参数H、P 为纵、横坐标轴的特性曲线称为水轮机的运转
综合特性曲线。
8、混流式水轮机的转轮由上冠、下环、叶片组成。
9、在反击式模型水轮机能量试验中，试验的主要目的是确定水轮机的性能，主要测量的参数有水头、流量、转
速和出力测量；
10、混流式水轮机引水室包括开敞式引水室、罐式引水室、蜗壳式
引水室。
四、计算题（20分，每小题10分）
1、已知ZZ440-LH-330型水轮机轮毂比d B/D1=0.5，导叶相对高度b0/D1=0.375，导叶出口水流角α0=50º，设计水头Hr=33.73m，设计工况下单位转速n11=120转/分，单位流量Q11=900升/秒，试求D=2.64m的圆柱层上转轮进口的速度绝对速度V1、相对速度W1和角度相对速度与圆周速度的夹度β1（不计叶片排挤，并设轴面水流均匀分布，导叶出口至转轮进口流动无撞击）。
解：
U1
2、已知模型混流式水轮机的转轮直径米，试验水头米，模型机组在最优工况下的转速r/min，流量m3/s,试求：
(1)原型机组直径米和水头米，在相似工况下的转速和流量；
(2)根据给定的直径决定最优工况的单位参数；
(3)已知模型水轮机在最优工况时的效率为0.90，求原型水轮机在最优工况时的效率。
解：(1)
由：
有：
(2)
(3)
五、问答题（30分，每小题15分）
1、混流式尾水管的作用？（要求说明三种情况：没有尾水管、圆柱形尾水管、直锥形尾水管，并推导出回收能量的形式和多少）（15分）。
答：尾水管的作用为：
①将转轮出口处的水流引向下游；
②利用下游水面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空；
③利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空。
⑴没有尾水管时，转轮利用的能量为：
转轮后至下游水面高差没有利用，同时损失掉转轮出口水流的
全部动能；
⑵具有圆柱形尾水管时，转轮利用的水流能量为：
比没有尾水管时多利用了吸出水头，但动能仍然损失掉了，且增加了尾水管内损失
⑶具有扩散型尾水管时，转轮利用的水流能量为：
用扩散型尾水管代替圆柱型尾水管后，出口动能损失由减少到，所恢复的动能为：。
2、混流式水轮机和水斗式水轮机的基本结构各有哪些主要部件？其模型综合特性曲线各有什么特征？（15分）
答：混流式水轮机的主要部件包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和和尾水管。
水斗式水轮机的主要部件包括进水管、喷管、转轮、外调节机构、副喷嘴、机壳和排水坑渠。
混流式水轮机模型综合特性曲线由等效率线、等开度线、等空化系数线与出力限制线所构成。
混流式水轮机模型综合特性曲线上通常标有5%出力限制线。
水斗式水轮机模型综合特性曲线等效率曲线扁而宽，一般不标注出力限制线，
/jpkc2008/slj/ppt/2005sj_da.htm。