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X型叶片混流式转轮结构及水力学特点莱州

莱州    
2020年01月08日

2016-06-17 22:03:42来源: 贤集网

X型叶片的主要结构特点是叶片进口均有“负倾角”,靠近上冠处翼型为负曲率,叶片出水边不在轴面上,而成一空间曲线,简而言之,从叶片进口看去,其进口边与出水边在平面的投影成X型。X型叶片转轮水力学特点如下:

(1)研究表明,叶片正面存在的横流会造成转轮流道内大部分流量向下环区域集中,使下环区的流速、叶片负荷增加,高流速产生的低压区可引发空化现象,造成转轮出水边气蚀及流道内水流的紊乱,增加水力损失,通过五坐标数控机床等先进机加工设备便得到的X型叶片较传统叶片更加符合水力学特点,能消除大部分工况下的横流,有效解决下环的高流速水流问题,即使偏离设计工况,仍能保持高效率,当转轮在净水头变幅较大的情况下运行时,该能力尤其显著。

(2)对常规叶片而言,由于下环区的“高流速、低水压”会引起叶片出水边荷重增加及空化现象,造成出水边水力不稳定及空蚀。在研究转轮受力情况时,混流式转轮叶片和下环可视为一个固定在上冠处的悬臂受力结构。传统转轮叶片上由于受力点靠近下环后,造成了下环到上冠根部的力臂较大,上冠叶片根部应力过于集中。

相比之下,X型叶片由于采用了“负倾角”结构,消除了大部分工况区叶片正面的横流,叶片间的流动顺畅,流道内各区域流速和受力均匀,转轮叶片上受力点到叶片上冠的力臂较小,从而使得叶片根部应力值相对较小。两种不同的受力情况,造成了同等条件下,X型叶片可以更薄,从而增加了转轮过流能力,同时又因为流道内压力均匀,特别是下环处“高流速”的传统问题得到了有效解决,出水边几乎不存在空化现象,降低了出水边水力不稳定及空蚀产生的几率。

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