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轴流式水轮机能量特性预测分析 被引量：6
1
作者 王正伟 崔涛 +1 位作者 江德春 吕孟东 《水力发电》 北大核心 2002年第11期46-47,共2页
采用数值计算方法研究轴流式水轮机的能量特性。计算模型建立在雷诺平均的Navier-Stokes方程的基础上 ,采用k -ε紊流模型 ,对水轮机流道内部流动进行三维紊流计算。计算不同的工况下机组的特性 ,绘制转轮在不同桨叶角度下的定桨特性曲... 采用数值计算方法研究轴流式水轮机的能量特性。计算模型建立在雷诺平均的Navier-Stokes方程的基础上 ,采用k -ε紊流模型 ,对水轮机流道内部流动进行三维紊流计算。计算不同的工况下机组的特性 ,绘制转轮在不同桨叶角度下的定桨特性曲线 ,在此基础上得出转轮的协联曲线及综合运转特性曲线 ,从而对机组的能量性能作出合理的判断。轴流转桨式水轮机运行效率较高的关键在于 ,其活动导叶和转轮桨叶之间具有最佳可调性能的协联关系。目前对协联线的绘制有包络线法和最高效率点法 ,采用何种方法值得进一步研究 ,针对具体电站机组 。 展开更多
关键词 协联曲线 能量 流动分析 轴流式水轮机
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井下发电机涡轮设计、动力模拟与性能试验 被引量：13
2
作者 吕官云 孙峰 +1 位作者 冯进 张先勇 《石油机械》 北大核心 2011年第7期25-29,6,共5页
为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时... 为了缩短涡轮研制周期,降低研制费用,在涡轮机械一元流理论基础上进行叶栅叶型设计,借助计算机辅助叶片造型,运用CFD软件对井下涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。模拟结果与试验结果对比表明,在涡轮转速低于1 000 r/min时相同转速下实测扭矩小于模拟扭矩,而高于1 000 r/min后相同转速下实测扭矩大于模拟扭矩,但两者相差不大;压降变化趋势基本相同,低转速下模拟压降稍小于实测压降;涡轮空转转速实测值稍高于模拟值。最后指出,一元流理论同计算辅助叶片造型相结合,通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,可以达到理论设计的预期结果。 展开更多
关键词 井下发电机 轴流涡轮 叶栅设计 叶片造型 CFD模拟 性能试验
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基于全流道非定常流动计算的轴流式水轮机尾水管压力脉动分析 被引量：10
3
作者 姬晋廷 郑小波 罗兴錡 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期147-151,46,共6页
以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值模拟为基础,对轴流式水轮机尾水管内的非定常流场进行了分析,研究了尾水管内涡带的形态,对尾水管压力脉动的幅值和频率特点进行了分析。结果表明,大流量工况时,在尾水管内形成了一个与转轮旋转... 以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值模拟为基础,对轴流式水轮机尾水管内的非定常流场进行了分析,研究了尾水管内涡带的形态,对尾水管压力脉动的幅值和频率特点进行了分析。结果表明,大流量工况时,在尾水管内形成了一个与转轮旋转方向相反低压涡带,引发了低频压力脉动,这种低频压力脉动是水轮机中压力脉动的主要脉动源之一。 展开更多
关键词 水力机械 非定常流动 轴流式水轮机 压力脉动 尾水管涡带
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超低水头轴流式水轮机CFD优化及流动特性研究 被引量：10
4
作者 刘敏 周大庆 +2 位作者 吴国颖 陈会向 王惠芝 《水电能源科学》 北大核心 2016年第1期150-153,76,共5页
结合某水电站改造要求,研发了一种设计水头为2.75m的超低水头轴流式水轮机并对其性能进行优化,以达到有效利用低水头水力资源的目的。基于不可压缩连续方程及雷诺时均Navier-Stokes方程,采用Spalart-Allmaras湍流模型和SIMPLEC算法对轴... 结合某水电站改造要求,研发了一种设计水头为2.75m的超低水头轴流式水轮机并对其性能进行优化,以达到有效利用低水头水力资源的目的。基于不可压缩连续方程及雷诺时均Navier-Stokes方程,采用Spalart-Allmaras湍流模型和SIMPLEC算法对轴流式水轮机进行三维全流场数值模拟,分别分析了轴流式转轮叶片翼型、轮毂比、导叶开度及安放角对水轮机性能的影响,并对最优模型进行实测验证。结果表明,在满足设计水头为2.75m的情况下,选用配置叶片B、轮毂比为0.30、叶片相对安放角为-2°的水轮机,当导叶相对开度为0°时,装置水力损失最小,最高效率达83.7%,且数值模拟计算所得出力与实测结果误差小于0.99%,表明基于CFD的数值模拟对超低水头轴流式水轮机的性能预测精度较高。 展开更多
关键词 轴流式水轮机 超低水头 数值模拟 性能改进 综合特性
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水平轴潮流能水轮机尾流场数值模拟 被引量：9
5
作者 陈正寿 刘羽 +1 位作者 赵陈 黄聪汉 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期130-137,共8页
针对近距离平行布置的潮流水轮机机组尾流之间水力性能的干扰问题,采用CFD方法对单个水平轴潮流水轮机叶轮模型和(两轴间距为1.8倍叶轮直径的)平行布置双转子水轮机模型在额定流速条件下实施了三维数值仿真。计算结果显示,无导流罩的单... 针对近距离平行布置的潮流水轮机机组尾流之间水力性能的干扰问题,采用CFD方法对单个水平轴潮流水轮机叶轮模型和(两轴间距为1.8倍叶轮直径的)平行布置双转子水轮机模型在额定流速条件下实施了三维数值仿真。计算结果显示,无导流罩的单机组,其水轮机尾流场中距离叶轮下游边缘1D(D为叶轮直径)以内的流场域流速有显著的变化,位于该区域下游的流速与外围流速几乎相等,流场相对稳定;对于加装导流罩的双转子水轮机组,其双叶轮后的两个尾流场交互影响作用明显,叶轮上、下游流速差异大,左、右叶轮的能量利用率较未加装导流罩的单个叶轮水轮机有大幅提高。样机物理模型试验结果进一步验证了数值仿真方法有效性。 展开更多
关键词 潮流能 轴流式水轮机 导流罩 尾流 数值仿真
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轴流式水轮机间隙空化与翼型空化差别浅谈 被引量：8
6
作者 覃大清 韩秀丽 +2 位作者 刘斌 刘万江 魏显著 《大电机技术》 北大核心 2012年第2期34-37,共4页
本文介绍了轴流式水轮机间隙空化与翼型空化的差别,并针对在轴流式水轮机模型试验中出现的特殊空化现象,通过CFD数值模拟技术进行分析,初步确定发生空化位置,采取一定的消除间隙空化措施,并在模型试验中进一步证实,该空化现象为间隙空化。
关键词 轴流式水轮机 间隙空化 CFD 翼型空化
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轴流式水轮机导流罩与叶轮尾流流场仿真研究 被引量：7
7
作者 陈正寿 张国辉 +2 位作者 刘羽 赵陈 黄聪汉 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2016年第1期90-98,共9页
文中提出一种新型轴流、悬浮式潮流能水轮机结构,为提高其潮流能利用效率,采用CFD技术对水轮机外围流线型导流罩内流场与叶轮尾流场进行数值仿真研究。通过对比拟定的10种不同线型导流罩,发现收缩段和扩散段的进出口曲线前后连接点比例m... 文中提出一种新型轴流、悬浮式潮流能水轮机结构,为提高其潮流能利用效率,采用CFD技术对水轮机外围流线型导流罩内流场与叶轮尾流场进行数值仿真研究。通过对比拟定的10种不同线型导流罩,发现收缩段和扩散段的进出口曲线前后连接点比例mx为0.3的双三次曲线导流罩内流场更加稳定、均匀。为进一步研究导流罩的聚能作用与叶轮尾流场的速度分布情况,实施了有、无导流罩工况下水轮机的数值仿真,结果显示:距离叶轮下游边缘1.25D(D为叶片直径)以内的流场域流速有显著的改变,且加装双三次曲线0.3mx=线型导流罩,水轮机较敞水工况输出功率提高约29%。相关的拖曳水池模型试验验证了数值仿真方法的有效性。 展开更多
关键词 潮流能 轴流式水轮机 导流罩 尾流 CFD
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多级轴流涡轮的轴向推力计算 被引量：4
8
作者 李军 苏明 《发电设备》 2007年第2期98-101,共4页
提出了叶轮反动度的计算公式,并对多级轴流空气涡轮进行了详细地轴向力计算,给出叶轮平衡孔、末级气封直径和轴向间隙改变情况下的轴向力变化。结果显示:平衡孔、末级气封直径对平衡轴向力的影响还是明显的,而启动过程中动态和稳定运行... 提出了叶轮反动度的计算公式,并对多级轴流空气涡轮进行了详细地轴向力计算,给出叶轮平衡孔、末级气封直径和轴向间隙改变情况下的轴向力变化。结果显示:平衡孔、末级气封直径对平衡轴向力的影响还是明显的,而启动过程中动态和稳定运行时轴向间隙的变化对轴向力的影响较小,但对于机组安全性的影响仍不容忽视。 展开更多
关键词 能源与动力工程 轴流涡轮 轴向力 反动度 轴向间隙 气封
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基于增材制造的飞机辅助动力端轴流涡轮设计与验证
9
作者 汪洋冰 郭朦 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2024年第2期257-262,共6页
基于有限元分析法研究了增材制造轴流涡轮强度,采用增材制造技术成形了动力端高温轴流涡轮组件并进行超转试验验证。结果表明,增材制造的轴流涡轮变形最大值均出现在叶尖处,涡轮表面最大等效应力值接近GH4251材料的极限屈服强度(830~923... 基于有限元分析法研究了增材制造轴流涡轮强度,采用增材制造技术成形了动力端高温轴流涡轮组件并进行超转试验验证。结果表明,增材制造的轴流涡轮变形最大值均出现在叶尖处,涡轮表面最大等效应力值接近GH4251材料的极限屈服强度(830~923 MPa),但仍小于极限抗拉强度(1150~1400 MPa),满足轴流涡轮工作要求。在650℃和涡轮设计转速的115%条件下,涡轮可安全工作5 min,试验后荧光检查及尺寸检查均满足航标要求,证实了增材制造高温合金轴流涡轮技术的可行性。 展开更多
关键词 增材制造 轴流涡轮 有限元分析 超转试验验证
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叶顶泄漏流动对轴流泵反向发电能量特性的影响研究 被引量：1
10
作者 阚阚 张清滢 +1 位作者 黄佳程 龚严 《工程热物理学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期2416-2422,共7页
轴流泵端壁区存在叶顶间隙从而引起叶顶泄漏流动,严重限制了轴流泵反向发电(PAT)的能量性能和稳定性。为了研究叶顶泄漏流动(TLF)对轴流泵反向发电能量特性的影响,对轴流泵反向发电不同流量工况进行了数值模拟。计算结果表明:相比于不... 轴流泵端壁区存在叶顶间隙从而引起叶顶泄漏流动,严重限制了轴流泵反向发电(PAT)的能量性能和稳定性。为了研究叶顶泄漏流动(TLF)对轴流泵反向发电能量特性的影响,对轴流泵反向发电不同流量工况进行了数值模拟。计算结果表明:相比于不考虑间隙的情况,考虑叶顶间隙时模拟的水头和效率较低,且两种间隙下的差异随着流量的增加而增大,TLF和其引起的叶顶间隙涡(TLV)是造成此差异的主要原因。入流角对TLV空间形式有影响,而TLV对叶轮叶片表面压力分布的影响取决于运行条件。涡输运方程表明,涡拉伸项在TLV的空间演化中起主导作用,黏性扩散项作用最小。 展开更多
关键词 轴流泵 叶顶泄漏流 反向发电 叶顶间隙
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某轴流式水轮机顶盖有限元分析及结构优化设计 被引量：5
11
作者 贾伟 李建伟 +1 位作者 刘晶石 吕桂萍 《电力学报》 2014年第4期349-352,共4页
运用ANSYS软件对某大型轴流式水轮机顶盖进行刚强度及动态特性分析表明,原结构存在严重的结构问题,同时动态特性较差存在引起共振的可能。提出的改进方案具有更好的刚强度性能及动态特性,满足刚强度及动态特性设计要求。
关键词 轴流式水轮机 顶盖 ANSYS 动态特性
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超临界二氧化碳单级轴流透平变工况特性分析 被引量：5
12
作者 王智 刘亚丽 匡轩毅 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期182-188,共7页
以超临界二氧化碳为工质,设计了质量流量为185 kg/s的单级轴流透平。通过热力气动设计、叶片三维设计及数值模拟,研究了压比、入口总温和转速变化对透平等熵效率、输出功率和质量流量的影响。结果表明:压比的变化对等熵效率的影响最大,... 以超临界二氧化碳为工质,设计了质量流量为185 kg/s的单级轴流透平。通过热力气动设计、叶片三维设计及数值模拟,研究了压比、入口总温和转速变化对透平等熵效率、输出功率和质量流量的影响。结果表明:压比的变化对等熵效率的影响最大,且在同一压比下,入口总压变化对等熵效率的影响大于出口压力变化对等熵效率的影响;转速变化对透平等熵效率的影响次之,入口总温的变化也会影响等熵效率,但影响程度并不大;当入口总压变化±10%(约1.5 MPa)时,输出功率变化±32.65%(3.33 MW),等熵效率变化±3%(2.5%),质量流量变化±14.9%(27.4 kg/s)。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 轴流透平 变工况特性分析 热力设计 数值模拟
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轴流式水轮机组振动传递路径分析 被引量：5
13
作者 职保平 尼玛 +1 位作者 秦净净 于洋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期64-69,93,共7页
轴流式机组的振动问题已成为影响其稳定运行的重要因素之一。为分析轴流式水轮发电机组的振动特性,从振动传导路径的角度出发,基于振动基本理论、一般概率摄动法、矩阵微分理论等方法,在建立合理简化模型的基础上,以区间参数表征各导轴... 轴流式机组的振动问题已成为影响其稳定运行的重要因素之一。为分析轴流式水轮发电机组的振动特性,从振动传导路径的角度出发,基于振动基本理论、一般概率摄动法、矩阵微分理论等方法,在建立合理简化模型的基础上,以区间参数表征各导轴承刚度等参数的不确定性,对水力激励的各主要振动传递路径进行理论分析和数值计算,最终在频域内给出振动路径传递率的梯度排序及其扰动范围。通过算例分析,验证了方法的可行性,为分析机组传递路径及振动控制等问题提供的技术支撑。 展开更多
关键词 轴流式水轮机 传导路径 导轴承 区间参数
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叶片厚度变化对船用轴流涡轮性能的影响
14
作者 吴旭辉 《精密成形工程》 北大核心 2023年第9期192-197,共6页
目的研究船用轴流涡轮叶片厚度对涡轮性能的影响,为高性能涡轮设计提供参考。方法基于计算流体力学(CFD)仿真,模拟分析了2种叶片厚度下的叶片压力、涡轮流通特性及效率特性。结果在相同膨胀比条件下,当叶片厚度从16.12mm增大至16.61mm(... 目的研究船用轴流涡轮叶片厚度对涡轮性能的影响,为高性能涡轮设计提供参考。方法基于计算流体力学(CFD)仿真,模拟分析了2种叶片厚度下的叶片压力、涡轮流通特性及效率特性。结果在相同膨胀比条件下,当叶片厚度从16.12mm增大至16.61mm(叶根处宽度)时,折合流量下降。当膨胀比从1.5增大到2时,加厚叶片的折合流量从0.216增长至0.238,未加厚叶片的折合流量从0.219增长至0.243。当膨胀比从2继续增大时,涡轮流量随膨胀比的变化而趋于平缓。当膨胀比约为2时,涡轮效率达到最高。采用加厚叶片时,涡轮效率最高达到0.815;当膨胀比为1.5~2.68时,涡轮效率在0.8以上。当采用未加厚叶片时,涡轮效率最高达到0.808;当膨胀比为1.6~2.38时,涡轮效率才能达到0.8以上。结论转子叶片的加厚有利于降低能量损失,且叶片表面产生旋转涡流有助于减轻尾缘处的速度冲击,进一步降低了能量损失;但转子叶片过厚会限制流体的通量,使转子的通流面积减小,涡轮的折合流量减小;在大膨胀比条件下,加厚叶片涡轮的堵塞流量明显小于未加厚涡轮的。涡轮效率随膨胀比的增大而先增大后减小。随着叶片厚度的增大,涡轮整体效率增大,高效区范围增大。 展开更多
关键词 轴流涡轮 优化设计 叶片厚度 涡轮叶片 涡轮性能
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冷却塔能量回收水轮机的叶片数对水力性能的影响 被引量：4
15
作者 朱鹏艳 卜祥宇 惠志磊 《水利与建筑工程学报》 2017年第6期177-180,210,共5页
利用PRO/E软件对水轮机进行三维建模,应用k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程对水轮机进行数值模拟,研究了不同叶片数对水轮机各过流部件水力损失、效率以及压强和流速分布的影响。结果表明:随着转轮叶片数的增加,水轮机效率先增大后减小,... 利用PRO/E软件对水轮机进行三维建模,应用k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程对水轮机进行数值模拟,研究了不同叶片数对水轮机各过流部件水力损失、效率以及压强和流速分布的影响。结果表明:随着转轮叶片数的增加,水轮机效率先增大后减小,在叶片数为20时达到峰值。同时,增加叶片数,叶片间的涡带变小,转轮流线旋转环量增大。水轮机各过流部件中转轮损失最大,损失水头在1 m左右。 展开更多
关键词 冷却塔 轴流式水轮机 叶片数 水力损失 流场分析
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轴流式液力透平压力脉动特性研究
16
作者 李银强 罗文 +1 位作者 史知晓 苗森春 《液压气动与密封》 2023年第1期44-51,共8页
为了研究轴流泵反转作液力透平的压力脉动特性,选取一轴流式液力透平为研究对象,在导叶前、叶轮与导叶之间和叶轮后分别选取3个截断面,每个断面上沿轮缘至轮毂分别布置3个监测点,应用CFD软件进行数值计算,得到液力透平运行时不同监测点... 为了研究轴流泵反转作液力透平的压力脉动特性,选取一轴流式液力透平为研究对象,在导叶前、叶轮与导叶之间和叶轮后分别选取3个截断面,每个断面上沿轮缘至轮毂分别布置3个监测点,应用CFD软件进行数值计算,得到液力透平运行时不同监测点处压力脉动时域图与压力脉动频域图并分析其内部规律。结果表明:叶轮内压力脉动频率是由导叶通过频率决定的,且与导叶和叶轮之间的距离呈现负相关的趋势;叶片通过频率是导叶内脉动频率的主要决定因素,同时叶轮动静干涉作用对导叶内压力脉动的影响较大;各个交接面和出口段压力脉动主要受叶轮干涉作用影响。 展开更多
关键词 轴流式 液力透平 压力脉动 数值分析
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高炉鼓风机同轴机组运行与节能分析 被引量：3
17
作者 张海庆 吕振良 侯士亮 《风机技术》 2009年第3期52-53,共2页
介绍了煤气透平、电动机及轴流压缩机三机同轴机组组合情况和特点,对透平机回收能量进行了计算。总结了建设期间的一些经验并得出了结论。
关键词 轴流式压缩机 煤气透平 电动机 同轴组合 运行
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基于数值仿真的轴流式水轮机反向抽水性能评价
18
作者 方铭坤 胡子龙 +1 位作者 陶然 肖若富 《水电与抽水蓄能》 2023年第4期40-47,共8页
为了对轴流式水轮机反转条件下做泵实现储能的性能进行评价,对某型号的轴流转桨式水轮机进行数值模拟研究,通过选取5种导叶开度和4种桨叶开度进行组合,导叶开度分别为30°、35°、40°、45°、50°,桨叶开度分别为1... 为了对轴流式水轮机反转条件下做泵实现储能的性能进行评价,对某型号的轴流转桨式水轮机进行数值模拟研究,通过选取5种导叶开度和4种桨叶开度进行组合,导叶开度分别为30°、35°、40°、45°、50°,桨叶开度分别为15°、20°、25°、30°。对每种组合情况在流量变化范围为0.5Q_(d)~1.3Q_(d)内分别进行数值模拟计算,并对每种组合情况下的扬程、效率和功率分别进行分析。结果表明:桨叶开度与水轮机反向抽水扬程呈正相关关系,即桨叶开度越大,轴流式水轮机反向抽水扬程越高。而桨叶开度与水轮机反向抽水效率呈负相关关系,即桨叶开度越大,反向抽水效率越低。桨叶开度对水轮机反向抽水功率变化影响显著,而导叶开度对水轮机反向抽水功率的影响较小。 展开更多
关键词 轴流式水轮机 反向抽水 导叶桨叶组合 数值模拟
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轴流式水轮机转轮叶片的强度和刚度分析 被引量：2
19
作者 姬晋廷 罗兴钅奇 +3 位作者 郑晓波 郭鹏程 吴树林 涂玉平 《湖北水力发电》 2007年第4期10-12,共3页
用ANSYS有限元分析方法对某轴流式水轮机的新老转轮叶片的刚度和强度进行了计算,对转轮叶片肩部的应力集中作了对比分析。
关键词 轴流式水轮机 转轮叶片 强度 刚度
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中小型轴流式水轮机易磨蚀部件的修复与抗磨蚀措施 被引量：2
20
作者 廖伟丽 梁武科 +1 位作者 罗兴琦 张乐福 《水力发电》 EI 北大核心 1998年第4期52-54,共3页
轴流式水轮机在含沙水流中运行时，常遭到泥沙磨损和磨蚀破坏。通过对新庄、枣渠、绥德、且末４个水电站的磨蚀破坏部件的修复、转轮叶片测型与修型、叶片头部割圆角、叶片外缘加裙边、头部加导流板等抗磨蚀措施的综合治理，取得较好效... 轴流式水轮机在含沙水流中运行时，常遭到泥沙磨损和磨蚀破坏。通过对新庄、枣渠、绥德、且末４个水电站的磨蚀破坏部件的修复、转轮叶片测型与修型、叶片头部割圆角、叶片外缘加裙边、头部加导流板等抗磨蚀措施的综合治理，取得较好效果，使机组出力增加、抗磨蚀能力提高。 展开更多
关键词 轴流式水轮机 磨蚀 磨损 修复 测型 治理措施
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