导水机构
作用： 根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改 变出力，引导水流按切向进入转轮，形成速度矩。
转轮
作用： 水能转变为机械能
尾水管的作用： ①将通过水轮机的水流泄向下游； ②能利用转轮出口与下游水位之间的势能； ③回收利用转轮出口的大部分动能。
冲击式水轮机
主要组成部件：
(1) 喷嘴 (2) 折流板 (3) 转轮 (4) 机壳
（3）水流运动是空间三元流
水流运动规律用速度三角形表达
V UW
—V —水流绝对流速（相对于地球） — U —水流随转轮旋转牵连流速
— W —水流沿叶片流动的相对流速
用速度三角形分析水流运动的方法是研究转轮流速场的重要方法 。
U
U 水流运动的速度三角形:
V UW
W
—V —转轮室中水流的运动，绝对流速;
尾水管的形式：直锥型、弯管直锥形、弯曲型。
直锥型尺寸确定从以下几个参数考虑： 弯曲型尾水管
①尾水管进口直径D3 ②圆锥角θ
③尾水管管长L
1、圆锥段 2、弯管段（肘管） 3、水平扩散段
④尾水管出口直径D5 ⑤尾水室的尺寸
6、水轮机引水室有哪几种类型？
为适应不同条件，水轮机的引水室有开敞式与封闭式两大类。 （1）开敞式（明槽式） （2）封闭式 ①压力槽式和罐式 ②蜗壳式
Hu 1 V u 1 u 2 V u 2v 1co 1 u 1 s v2co2 u 2 s
g
g
该方程只与进、出口速度三角形有关，而与中间水流特征无关。
水流传给转轮的能量与水流在转轮进出口之间的动量矩的
变化相平衡。没有这种动量矩的改变，转轮就不可能获得水流
能量而做功。
该方程式为通用方程式，对反击式、冲击式水轮机均适用。
1.水力损失(head loss)及水力效率
水流经过蜗壳、导水机构、转轮及尾水管等过流部件时产生水力摩擦、 撞击、涡流、脱壁，尾水管出口引起能量损失。
水力效率：
s
Hh1 H
0% 0
水力损失与水流流速，过流部件的形状、粗糙率有关。
水力损失
2. 容积损失及容积效率（流量效率）
机壳
作用：把水斗排出的水引入尾水槽中排向下游
4、试说明混流式水轮机转轮及轴流式水轮机转轮的构造及各组成 部分的作用。
混流式水轮机的转轮由上冠、下环、叶片组成。
转轮叶片均布在上冠与下环之间，轮叶上端固定于转轮上冠， 下端固定于转轮下环。轮叶呈扭曲形，各轮叶间形成狭窄的流道。 一般轮叶的数目为12~20片。
3、各型水轮机各个部件、构造及各部件的作用是什么？
反击式水轮机
主要组成部件：
(1) 引水部件—蜗壳 (2) 导水部件—导水机构
（导叶及控制设备) (3) 工作部件—转轮（核心) (4) 泄水部件—尾水管
蜗壳
作用：使水流产生圆周运动，并引导水流 均匀地、轴对称地进入水轮机。
座环
作用：水轮机的骨架，承受机墩及传来的荷载， 并传到下部基础；支承活动导叶。
HL220－L J－140 XL220－LH－520 ZZ560－LH－250 GD103－WP－275 XJ02—W—60/1×14
CJ22—W—125/1×12.5
水轮机的工作原理
第一节 水轮机的基本方程 第二节 水轮机的能量损失和效率 第三节 水轮机的汽蚀、吸出高度与安装高程
3-1 水轮机的基本方程式
—U —水流（随假转定轮水流的进旋入转转轮而后产不动生）的转动，牵连流速; —W —水流沿叶片流道的流动，相对流速;
（假定转轮流道不动）
用速度角形三角形分析水流运动的方法是研究转轮流速场的
重要方法。
绝对速度V
相对速度 轴面速度Vm W
圆周速度Vu
牵连速度U
vu vcos vm vsin
方程的实质：由水流能量转换为旋转机械能的平衡方程。
1、水流在转轮中的运动
（1）复杂的空间非恒定流 （2）恒定流状态 （3）水流运动是空间三元流
（1）复杂的空间非恒定流
水轮机内的水流运动是复杂的空间非恒定流 1) 水头、流量在不断变化 2) 叶片形状为空间扭曲面，水流在两叶片之间 的流道内为复合运动，流速的大小、方向在不 断地变化，而转轮本身也在运动。
喷嘴:将水流压能变为动能，形成射流并
以一定方向冲击转轮，使转轮旋转，完成 能量转换。
针阀:调节进水流量，以调节水轮机出力。 转 轮 (核 心)
作用:将射流动能转变为旋转机械能。
折流板
当机组突然丢弃全部负荷时，折流板先转动，在 1~2s内使射流部分全部偏向，不冲击转轮，此时针阀 可在5~10s或更长时间内缓慢关闭，减小水锤压力。
水轮机在变工况下，水流在水轮机中的流动是 非恒定流。
（2）恒定流状态
水轮机在某一工作状况时，(H、Q、N、 η不变)，水流在水轮机的蜗壳、导水叶 及尾水管中的流动是恒定流。水流在转 轮内的流动相对于转轮旋转坐标而言， 也是恒定流。
水轮机在稳定工况 (H、Q、n不变)下，水流
在水轮机的蜗壳、导水机构及尾水管中的流动 是恒定流。水流在转轮内的流动相对于转轮旋 转坐标而言，是相对恒定流。
1、水轮机根据能量转换特征分为哪几类?反 击式水轮机及冲击根式据水水轮流机流又经是击式
水轮机
冲击式
混流式 轴流式
轴流定浆式 轴流转浆式
斜流式 贯流式
贯流定浆式 贯流转浆式
水斗式（切击式）
斜击式
双击式
全贯流式
贯流式
轴伸式
半贯流式 灯泡式
竖井式
2、试说明各型水轮机的特点及其应用范围。
水流在转轮叶片上流动时，由于叶片流道迫使水流 动量矩的改变，而水流的动量矩改变又反作用于转 轮的叶片上，驱动转轮旋转形成了转轮的机械能， 这就是水轮机的工作原理。
3.2 水轮机的效率(efficiency)
水轮机的能量损失导致N<Ns ，效率<1。能量损失主要包括水力损失、 容积损失、机械损失三部分，相应地效率由水力效率、容积效率、机械效 率组成。
上冠上端与水轮机主轴相连，下端装有泄水锥。
泄水锥:引导水流平顺地形成轴向流动，减小水力损 失和振动。
轴流式水轮机转轮由轮毂，轮叶，泄水锥组成。
轮毂
轮叶
泄水锥
轴流定浆式：叶轮片毂不能随工况的变化而转动。 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动。
轮叶
泄水锥
轴流定桨式转轮模型
轴流转桨式转轮模型
5、试阐述尾水管有哪些型式及尾水管的作用。直锥形与弯肘形尾 水管的轮廓尺寸如何确定？