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第三章 水轮机的特性及选型  第一节水轮机的相似原理及单位参数  第三节水轮机的比转速  第五节水轮机的特性曲线及其绘制 四川农业大学水建系 第一节 水轮机的相似原理及单位参数 一、几个基本概念 1、水轮机特性 水轮机在不同工况下运行时，各运行参数(H，Q，n，N，η ，б ) 的关系，称水轮机的特性。 研究水轮机特性靠理论与实验相结合。 2、模型试验 原型：尺寸大，试验困难，不经济 模型：(D : 250～460mm，H ：2～6m) 快、方便， 易测量数据，较准确。 3、相似理论 研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确立这些参 数之间的换算关系的理论。 包括相似条件和相似定律 四川农业大学水建系 二、水轮机相似条件 1、几何相似： 过流通道几何形状相似 (1) 过流通道的对应角相等：β ＝β ；β ＝β ；Φ ＝ e1 e1M e2 e2M Φ „„ M (2) 对应尺寸成比例：D /D ＝b /b ＝a /a ＝„„. 1 1M 0 0M 0 0M (3) 对应部位的相对糙率相等：△/ D ＝△/D 1 M 1M 几何相似而大小不同的水轮机称之为同一系列的水轮机（轮系） 同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。 四川农业大学水建系 2、运动相似： (1) 过流通道的对应点的速度方向相同 (2) 过流通道的对应点的速度大小对成比例，即速度三角形相 似。 同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况——相似工况 3、动力相似 (压力、惯性力、重力、摩擦力等) 同一轮系水轮机，水流对应点所受的作用力是同名力、 方向相同、大小成比例。 四川农业大学水建系 四川农业大学水建系 三、相似定律 1、水轮机系列（轮系）:几何相似而大小不同的 水轮机所形成的系列。 2、相似工况：同一轮系水轮机，保持运动相似的 工作状况 3、相似定律：水轮机在相似工况下运行时，各工作 参数(H、n、N、η )之间的固定关系。 相似定律有转速相似定律、流量相似定律、出力相似 定律。 四川农业大学水建系 1）转速相似定律 nD n D 1 M 1M 常数 Hs H MsM 它表示相似水轮机在相似工况下其转速与转轮直径 成反比，而与有效水头的平方根成正比。 2）流量相似定律 Q Q  0 M 0M 常数 D 2 H D 2 H  1 S 1M M SM 它表示相似水轮机在相似工况下其有效流量与转轮 直径平方成正比，与其有效水头的平方根成正比。 四川农业大学水建系 3）出力相似定律 N N