蜗壳的水力计算

蜗壳的水力计算蜗壳水力计算的目的是要确定在中间不同包角申时蜗壳断面的形状和尺寸i计算是在给定的水轮机设计水头H、最大引流量Q 、导叶高度b、座环尺寸（外 r max 0径D、内径D等）和选择的蜗壳断面形式、包角申、进口平均流速V的情祝下a b 0 c进行的．水流在进入蜗壳后，其流速可分解为园周速度V和径向速度V，在进入导叶 ur时，按照均匀轴对称的入流要求，则V应为一常数；其值为rV = Qr兀D ba0对于圆周速度V的变化规律，计算时有不同的假定，一般常用的有下列两种 u假定：（一）速度矩V r=C（C为一常数）u假定蜗壳中的水流是一种轴对称的有势流动，并忽略其内摩擦力，这样就可 以近似的认为水流除了绕轴的旋转外，没有任何外力作用在水流上并使其能量发 生变化，即d （mV r ）u =0dt则 mV r = C V r = Cuu上式说明蜗壳中距水轮机轴线半径r相同的各点上，其水流的园周速度是相同的，V随着半径r的增大而减小u（二）圆周速度V =Cu此假定即认为蜗壳各断面的圆周速度V不变，且等于蜗壳进口断面的平均流 u速V这样使得在蜗壳尾部的流速较以V r=C所得出的流速为小，得出的断面尺cu寸较大，从而减小了水力损失并便于加工制造．按照这种假定计算蜗壳的尺寸，方法简单，所得出的结果与前一种假定的结果也很近似。

以下仅介绍按照假定V = V =C的计算方法，对于按照假定V r=C的计算可参 u c u考其他有关书籍1．金属蜗壳的水力计算1）对于进口断面断面的面积=Q = Q 9F =——O — max_O0 V 360Vcc断面的半径Pmax从轴中心线到蜗壳边缘的半径R = r +2 Pmax a max2）对中间任一断面9 i—360QmaxP = Q 9.. 360兀 VcR - r +2 pi a i式中 r ——座环外半径；a9 ——从蜗壳鼻端起算至计算断面的角度；iQ 、P 、R ——分别为计算断面 9 处的流量、断面半径及边缘半径i i i i 由此便可绘制出蜗壳断面和平面的单线图2．混凝土蜗壳的水力计算 混凝土蜗壳的水力计算采用半图解法极为方便，如下图所示，现将其计算方 法及步骤分述如下：1）按下式计算蜗壳进口断面的面积口一 Q 9F 一 ——max_0-c 360Vc2）根据水电站的具体情况选择断面形式，并规划进口断面的尺寸使其包括的面积符合 F 的要求，然后将进口断面画在图的右上方；c3）选择顶角和底角的变化规律（图中选择的是直线变化规律），以虚线表示 并画出若干个中间断面（如图上1、2、3、……断面）；4） 计算各断面的面积，并在断面图的下面对应地绘制出F=f（R）的关系曲线;5） 按下列关系式在左下方并列绘制出F=f（9 ）的直线，Q 9max~~i-360。

V6）根据所需要的角度9在图上便可查得该9处蜗壳断面面积F及其相应的i i i外半径R和断面尺寸，由此便可绘制出蜗壳断面和平面的单线图（如下图所示）i属餐土箏克的半图解计算。