水輪機水力穩定性 [Hydraulic Stability of Hydro-Turbine] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蘇文濤，李小斌，劉錦濤 著

圖書標籤:

• 水輪機
• 水力穩定性
• 水力機械
• 流體動力學
• 振動
• 水工工程
• 水輪機設計
• 水力發電
• 穩定性分析
• 控製係統

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560359502

版次：1

商品編碼：12008560

包裝：平裝

外文名稱：Hydraulic Stability of Hydro-Turbine

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：179

字數：245000

正文語種：中文

內容簡介

　　《水輪機水力穩定性》以水輪機水力穩定性為中心，闡述瞭水輪機水力穩定性的內涵和定義，首先介紹瞭影響水輪機水力穩定性的因素及其原因；並介紹瞭水輪機運行的實驗研究方法和數值模擬研究方法，綜閤最近研究成果，以水泵水輪機為例，介紹其水力不穩定性；最後介紹瞭水力穩定性的分析方法及提高運行穩定性的措施。
　　《水輪機水力穩定性》可作為水力機械科研工作者的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 引言
1．2 流動穩定性概述
1．3 水輪機運行的不穩定性因素
1．4 水輪機運行穩定性評估
1．5 水輪機運行穩定性現狀
1．6 水力穩定性研究方法
1．6．1 實驗研究
1．6．2 數值仿真研究

第2章 水輪機運行實驗研究方法
2．1 引言
2．2 模型轉輪水力測試實驗
2．2．1 模型實驗概述
2．2．2 混流式水輪機能量特性測試
2．2．3 水輪機壓力脈動的模型實驗
2．3 水輪機內部流場PIV測試
2．3．1 PIV簡介
2．3．2 PIV測試實驗颱流動迴路
2．3．3 PIV測試控製係統
2．3．4 適用於PIV測試的局部透明水輪機模型
2．3．5 PIV測試係統組成
2．3．6 PIV實驗颱水力性能測試
2．3．7 導葉流域PIV測試結果分析
2．4 水輪機內部流場高速攝像測試
2．4．1 流態觀測成像係統
2．4．2 尾水管渦帶觀測
2．4．3 葉道渦與脫流空化現象

第3章 水輪機內流場數值研究方法
3．1 CFD概述
3．1．1 CFD發展
3．1．2 CFD應用
3．2 CFD數值計算方法
3．2．1 流動控製方程
3．2．2 湍流模型
3．2．3 壁麵函數和近壁麵模型
3．2．4 空化模型
3．3 針對水輪機內部流動湍流模型的改進
3．3．1 基於重整化群的非綫性PANS湍流模型及驗證
3．3．2 考慮強鏇轉和大麯率流動的各嚮異性k-ε模型修正及驗證
3．3．3 考慮水體彈性的三維非定常湍流的建模
3．3．4 改進的RNGk-w和DES模型
3．3．5 基於LES和RANS的自適應尺度模擬（SAS）
3．4 水輪機內部流場的LES
3．4．1 計算模型及LES
3．4．2 計算網格及邊界條件
3．4．3 LES計算結果

第4章 水泵水輪機水輪機工況的水力穩定性
4．1 水泵水輪機水力不穩定性問題的根源
4．2 水泵水輪機“S”特性研究現狀
4．3 水泵水輪機“S”區特性數值計算概述
4．3．1 物理模型
4．3．2 數值計算模型
4．3．3 數值計算初步結果
4．4 基於SST模型的水泵水輪機全流道計算
4．4．1 蝸殼與雙列葉柵流場分析
4．4．2 轉輪流場分析
4．4．3 尾水管段流場分析
4．5 基於水體彈性模型的飛逸過程“S”區不穩定性
4．5．1 外特性的分析
4．5．2 內部流場的分析
4．6 基於PANS模型的MGV水泵水輪機“S”區模擬
……
第5章 水輪機水力穩定性分析方法
第6章 提高水輪機運行穩定性

前言/序言

《水輪機水力穩定性》一書，深入探討瞭水輪機在復雜運行條件下的水力穩定性這一核心技術問題。本書旨在為水力發電領域的研究人員、工程師和技術人員提供一個全麵而深刻的理解框架，以應對日益嚴峻的水力穩定性挑戰。 本書的開篇，作者首先係統梳理瞭水輪機水力穩定性研究的曆史淵源與發展脈絡，追溯瞭早期模型和理論的演進，並分析瞭不同時期技術革新對穩定性的影響。這部分內容不僅為讀者建立起宏觀認知，也突顯瞭該領域研究的長期性和重要性。 接著，本書詳細闡述瞭水輪機水力穩定性的基本概念與判定準則。作者深入剖析瞭轉輪、導水機構、尾水係統等關鍵部件的水力特性，以及它們之間復雜的相互作用。通過對不同類型水輪機（如混流式、軸流式、貫流式等）的針對性分析，揭示瞭各自特有的穩定性機理和潛在的失穩風險。本書強調瞭綫性穩定性分析的局限性，並著重介紹瞭非綫性動力學理論在分析復雜流動現象中的應用，如混沌、分岔等，為理解更深層次的穩定性問題提供瞭理論支撐。 在實際工程應用方麵，本書投入瞭大量篇幅講解影響水輪機水力穩定性的各種因素。這包括但不限於： 負荷變化與瞬態響應： 分析瞭電網故障、甩負荷等瞬態工況下，水輪機內部水流的劇烈變化如何影響其穩定性，並提齣瞭相應的抑製和控製策略。 水庫調度與進水口設計： 探討瞭水庫水位、調度方式以及進水口水力設計對水流均勻性和穩定性産生的連鎖效應。 運行工況與水力參數： 詳細分析瞭不同水頭、流量、效率以及運行點等參數對穩定性的影響規律，指導工程師選擇最佳運行區間。 空蝕與振動： 深入研究瞭空蝕現象的産生機理及其對水輪機整體穩定性的破壞性影響，並結閤振動分析，提齣瞭預防和治理措施。 尾水係統特性： 重點分析瞭尾水管的幾何形狀、長度、布置等對水流二次流、迴流以及係統共振的影響，以及這些因素如何誘發水輪機的失穩。 水力機械耦閤： 探討瞭水流與轉輪、調節係統之間的耦閤作用，以及由此産生的反饋機製對穩定性的影響。 為瞭使理論分析更具說服力，本書還引入瞭先進的數值模擬技術。作者詳細介紹瞭計算流體動力學（CFD）在水輪機水流分析中的應用，包括網格劃分、模型選擇、求解器配置等方麵。通過大量的數值模擬案例，直觀地展示瞭不同工況下水流的分布、壓力波動以及能量損失，為理解水力不穩定性提供瞭可視化證據。 此外，本書也涵蓋瞭模型試驗在水力穩定性研究中的作用。作者闡述瞭水力模型試驗的原理、設計與數據處理方法，強調瞭模型試驗在驗證數值模擬結果、識彆潛在風險以及優化設計方案中的不可替代性。 在穩定性控製與優化方麵，本書提供瞭一係列實用性的技術和方法。這包括： 調節係統設計與優化： 深入分析瞭伺服係統、調速器等關鍵部件的設計原則，以及如何通過優化控製策略來提高水輪機的動態響應和穩定性。 消波與減震措施： 介紹瞭包括導葉改變、尾水管消波裝置、減震墊等一係列工程減振消振措施的原理和應用效果。 結構設計優化： 探討瞭通過優化轉輪葉片形狀、導水葉片角度、尾水管設計等，從源頭上提升水輪機的水力穩定性。 智能監控與預警係統： 展望瞭現代傳感技術、大數據分析以及人工智能在水輪機運行狀態實時監測、故障預警和穩定性評估中的應用前景。 本書特彆關注瞭復雜工況下的穩定性問題，例如： 低水頭、大流量運行： 分析瞭在此類工況下易齣現的流態，如分離、迴流等，及其對穩定性的影響。 部分負荷運行： 深入研究瞭部分負荷運行時産生的二次流和渦係，以及它們如何挑戰水輪機的穩定性。 水庫調度引發的波動： 探討瞭當水庫調度産生非平穩來流時，水輪機如何應對，以及可能齣現的共振風險。 本書的章節結構清晰，邏輯嚴謹，從基礎理論到工程實踐，再到前沿技術，層層遞進，為讀者構建瞭一個完整的知識體係。每章的結尾都附有相關的參考文獻，便於讀者進一步深入研究。此外，書中穿插瞭大量的圖錶、示意圖和實際工程案例，使抽象的理論概念變得直觀易懂。 總而言之，《水輪機水力穩定性》一書，憑藉其嚴謹的學術態度、深入的理論分析、豐富的工程經驗以及對前沿技術的關注，必將成為水力發電領域從事相關研究、設計、運行和維護工作的專業人士不可或缺的參考書籍，對提升水輪機組的安全、可靠運行水平具有重要的理論和實踐意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就足夠吸引人瞭，那種深邃的藍色，仿佛蘊含著深不見底的水流，配以簡潔而有力的字體，立刻就勾起瞭我想要探究其中奧秘的興趣。雖然我並非水輪機領域的專業人士，但“水力穩定性”這幾個字，讓我聯想到生活中的種種現象，比如河流的奔騰，水壩的巍峨，以及那些默默工作卻又至關重要的水力發電設備。我常常在想，是什麼讓這些龐大的機械在巨大的水流衝擊下依然能夠保持平穩運行，不至於發生災難性的損壞？這本書，我期待它能為我揭示這背後的科學原理，不僅僅是工程師們需要瞭解的技術細節，更希望能讓我以一種更宏觀、更易於理解的方式，去感受工程智慧的偉大。我希望這本書能包含一些關於水力穩定性在不同類型水輪機中的應用案例，例如弗朗西斯水輪機、貫流式水輪機和軸流式水輪機，它們在不同的水頭和流量條件下，如何應對可能齣現的波動和不穩定。書中或許會探討一些關鍵的參數，比如葉片角度、轉速、流量變化率等等，以及這些參數之間微妙的相互影響。我尤其好奇，當水輪機遇到突發性的水流擾動時，例如水庫突然泄洪或者下遊河道發生變化，它內部的穩定機製是如何啓動的，又或者是否存在某種預警係統？我設想書中會通過大量的圖錶和示意圖來展示這些復雜的物理過程，將抽象的理論概念具象化，讓即使是初學者也能看得懂。我對其中可能涉及的數值模擬和實驗研究部分也充滿期待，它們是檢驗理論、優化設計的基石，能夠為水輪機的安全可靠運行提供強有力的技術支撐。我希望這本書能夠超越純粹的技術手冊，也能在一定程度上探討水力穩定性對整個電力係統可靠性的影響，甚至對環境保護的意義。

評分☆☆☆☆☆

我總覺得，許多我們日常生活中習以為常的事物，背後都蘊含著令人驚嘆的科學原理。比如，當我們在新聞中看到巨大的水輪機在水電站裏轟鳴，為韆傢萬戶輸送電力時，我常常會思考：是什麼讓這些龐大的機器能夠在如此強大的水流衝擊下，依舊保持穩定運行，而不至於發生可怕的災難？這本書的標題，恰好觸及瞭我內心深處的疑問。“水力穩定性”對我來說，是一個充滿探索意味的詞語。我猜想，這本書會深入剖析水流與水輪機葉片之間的復雜相互作用，解釋不同流態（如紊流、層流）如何影響機器的性能，以及可能齣現的各種不穩定性現象，比如振動、空化、甚至失速。我希望能看到書中對不同類型的水輪機，例如貫流式、混流式、軸流式等，在水力穩定性方麵的特性進行詳細的比較分析。我尤其期待書中能夠介紹一些提高水輪機水力穩定性的方法，例如通過優化葉片形狀、改進調速係統，或者采用先進的監測技術來預警和控製不穩定工況。我希望這本書能夠用嚴謹的科學語言，但又不失通俗易懂的解釋，讓我這個非專業讀者也能領略到水輪機設計與運行的智慧。這本書，無疑是我想深入瞭解清潔能源技術背後核心奧秘的一扇窗口。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對工程技術充滿好奇的讀者，我總會被那些能夠改變世界、解決現實問題的技術所吸引。水輪機，作為清潔能源的核心部件，其“水力穩定性”無疑是一個關鍵且復雜的技術課題。我腦海中浮現的，是那些雄偉的水電站，滔滔江水被引導，化為滾滾動力，而這一切的背後，離不開對水流復雜特性的精準把握。這本書，我期待它能為我揭示隱藏在“水力穩定性”之下的深層機理。我猜想，書中會詳細剖析水流與葉輪相互作用的動力學過程，例如卡門渦街、射流不穩定性以及各種空化現象對葉片産生的衝擊力。它應該會深入探討不同類型的葉輪結構，比如開式、封閉式葉輪，在不同水力條件下的穩定性錶現，以及如何通過優化設計來提升其抗乾擾能力。我尤其感興趣的是，書中是否會引入一些先進的流體力學分析方法，例如計算流體動力學（CFD），來模擬水輪機內部復雜的流場，並以此為基礎來評估和預測其穩定性。我希望這本書能夠提供一些關於如何通過控製參數，例如導葉開度、進水流量、轉速等，來維持水輪機的平穩運行的策略。同時，我也好奇，在實際運行過程中，可能會遇到哪些意想不到的工況變化，以及相應的應對措施。書中是否會包含一些關於故障診斷和預防性維護的知識，幫助我們更好地理解和保障水輪機的長期可靠運行。這本書，我希望它能成為我理解水力發電領域技術挑戰的一扇窗口，讓我看到工程科學傢們如何用智慧和毅力，駕馭自然的偉力。

評分☆☆☆☆☆

我對那些能夠與自然力量和諧共處的工程技術總是抱有極大的興趣，而水輪機正是這樣一個代錶。它們在奔騰的水流中默默工作，為我們的世界帶來光明。然而，我深知，維持如此強大的水流下機器的穩定運行，絕非偶然，其中必然蘊含著復雜的科學原理和精湛的工程設計。“水力穩定性”這個術語，對我來說，既充滿瞭神秘感，也充滿瞭探索的吸引力。我希望這本書能夠為我打開一扇瞭解這背後奧秘的窗戶。我猜想，書中會詳細闡述水流進入水輪機後所經曆的各種復雜流體動力學過程，例如渦流的形成、壓力分布的變化，以及這些變化對葉輪産生的力學影響。它應該會深入剖析，導緻水輪機齣現不穩定的各種原因，比如水流的非均勻性、空化現象的産生，甚至是機械部件之間的共振。我非常期待書中能夠通過生動形象的圖解和深入淺齣的分析，讓我能夠理解這些抽象的概念。我尤其好奇，書中是否會介紹一些先進的監測和控製技術，幫助工程師們在實際運行中實時評估和調整水輪機的穩定性。這本書，我希望它能讓我看到，人類是如何通過智慧和不懈的努力，去駕馭自然界中最強大的能量形式之一，並將其轉化為造福社會的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對自然現象充滿好奇的人，我常常會被那些能夠解釋宏觀世界規律的科學著作所吸引。水輪機，作為將水流的巨大能量轉化為我們所需動力的關鍵機械，其“水力穩定性”無疑是一個充滿挑戰的課題。我腦海中總會浮現齣，滔滔江水如何被導流，如何驅動渦輪，而這一切的背後，必然隱藏著對水流復雜特性的深刻理解和精準控製。“水力穩定性”這個詞，在我看來，是對工程智慧的極緻考驗。我期待這本書能夠為我揭示，水流的微小波動是如何被放大，又或者如何被有效抑製，從而確保水輪機持續、平穩地運行。書中是否會詳細闡述，導緻水輪機失穩的各種流體力學機製，例如水流的脈動、非均勻性，以及葉片錶麵産生的空化現象？我希望書中能夠通過精美的插圖和詳實的案例分析，讓我能夠直觀地理解這些復雜的物理過程。我尤其好奇，工程師們是如何在設計階段就考慮到這些不穩定性因素，並通過優化設計參數，例如葉輪的形狀、導葉的角度等，來提升機器的穩定性。這本書，我希望它能成為我理解水力發電領域核心技術的一本寶典，讓我看到，人類是如何憑藉智慧與勤奮，去駕馭自然界中最強大的力量之一。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次聽說“水輪機水力穩定性”這個概念時，我腦海中立刻浮現齣的是那些宏偉的水電站，巨大的渦輪機在奔騰的水流中持續運轉。然而，我深知，這背後絕非易事，巨大的水力衝擊和復雜的流體動力學，無疑會對機器的平穩運行構成嚴峻挑戰。這本書，我把它看作是通往理解這些挑戰與解決方案的鑰匙。我猜測書中會詳細講解，水流如何在進入渦輪機後，與葉片産生復雜的相互作用，形成各種力場，而這些力場又會如何影響葉輪的轉動。它應該會深入探討，導緻水輪機齣現不穩定的根源，比如水流的周期性變化，或者葉片錶麵産生的空化氣泡，這些細節都讓我充滿瞭好奇。我希望書中能用清晰易懂的語言，並配以大量的工程圖紙和數據，來解釋這些抽象的概念。我尤其期待書中能夠介紹一些行之有效的穩定化技術，比如通過改變葉輪的幾何形狀，或者采用特殊的材料來抵抗水流的侵蝕和衝擊。我希望它能讓我明白，工程師們是如何通過反復的實驗和計算，來找到那個“最佳平衡點”，確保水輪機在各種嚴苛的工況下都能安全可靠地運行。這本書，我希望它能讓我感受到工程科學的魅力，以及人類在駕馭自然力量方麵所付齣的智慧和努力。

評分☆☆☆☆☆

我一直對那些能夠 Harness（駕馭）自然力量的工程技術感到著迷，水輪機便是其中一個絕佳的例子。它將奔騰不息的水流轉化為清潔的電力，但同時，我也意識到，如此強大的水力作用，對機器本身的穩定性提齣瞭極高的要求。“水力穩定性”這個詞，在我看來，並非僅僅是字麵上的平衡，它背後一定蘊含著深刻的力學原理和精密的工程設計。我期待這本書能為我揭示這層神秘的麵紗。我猜想，書中會深入剖析水流在進入和流過水輪機葉輪時産生的復雜動力學行為，例如鏇渦的形成、流態的轉變以及可能齣現的衝擊和振動。它應該會詳細闡述各種導緻水力不穩定的因素，諸如水流的脈動、空化現象、以及與導葉和轉輪之間的相互作用。我希望書中能通過大量的圖示和仿真結果，清晰地展示這些物理過程，讓我這個非專業讀者也能窺見其中的精妙。我尤其好奇，書中是否會介紹一些先進的控製策略，例如通過調整導葉角度、進水量或者轉速來主動地維持水輪機的穩定運行。我期待書中能夠提供一些關於如何評估水輪機穩定性的方法，以及在設計階段就規避潛在風險的工程經驗。這本書，我希望它能讓我看到，工程師們是如何用科學的嚴謹和藝術的創造力，去駕馭自然界中最原始、最強大的力量之一。

評分☆☆☆☆☆

從我個人的體驗齣發，我常常對那些大型水利工程感到由衷的欽佩，特彆是水力發電站。那些巨大的渦輪機，在渾濁的奔流中鏇轉，將水能轉化為我們賴以生存的電能，這本身就是一個奇跡。然而，我也隱約覺得，這背後一定隱藏著許多不為人知的挑戰，其中“穩定性”必然是至關重要的一環。這本書的名字，就像給我打開瞭一扇新世界的大門。我猜測書中會詳細闡述水輪機在不同工況下的運行特性，比如在滿負荷運行時，它會以怎樣的姿態迎接洶湧的水流；而在低負荷或者臨界狀態下，它又會麵臨怎樣的挑戰。我希望書中能深入探討導緻水輪機水力不穩定的各種因素，比如水流的脈動、空化現象的産生、甚至是與電網的耦閤振蕩。我尤其想知道，工程師們是如何通過精密的計算和設計，來規避這些潛在的風險的。書中是否會提到一些經典的失穩案例，然後通過分析這些案例，來總結齣寶貴的經驗教訓？我希望這本書不僅僅是枯燥的技術描述，更能通過生動的語言和深入淺齣的解釋，讓我感受到水輪機設計與運行背後那份嚴謹與智慧。我期待書中能夠有關於如何提高水輪機水力穩定性的方法論，比如優化葉輪的結構設計，改進調速器的性能，或者采用更先進的監測和控製技術。此外，我也好奇，在極端天氣條件下，例如洪水或者乾旱，水輪機的穩定性又會受到怎樣的影響，以及如何應對這些挑戰。這本書，或許能讓我從一個全新的角度去理解和欣賞那些默默奉獻的“綠色能源”巨頭。

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書的標題，我立刻聯想到那些壯麗的瀑布和奔騰的河流，它們蘊含著巨大的能量，而水輪機則是將這份能量轉化為寶貴電力的關鍵。但我也知道，在如此強大的水流作用下，維持機器的平穩運行絕非易事，其中必定存在著許多復雜的技術難題，“水力穩定性”正是其中的核心。我希望這本書能夠以一種係統性的方式，為我解讀水輪機水力穩定性背後的科學原理。我猜測書中會從流體力學的基本原理齣發，深入分析水流對水輪機葉片和導葉所産生的各種力學效應，例如壓力分布、渦流生成、以及可能齣現的共振現象。我希望書中能夠詳細介紹不同類型水輪機，如水泵水輪機、混流式水輪機等，在麵對不同工況時可能齣現的不穩定性錶現，並分析其原因。我特彆期待書中能夠探討如何通過數值模擬和模型試驗來預測和評估水輪機的動態特性，例如穩定性邊界、臨界轉速等。我希望書中能夠提供一些實用的設計準則和優化方法，指導工程師們如何設計齣更加穩定可靠的水輪機。此外，我也好奇，當水輪機與電網發生耦閤時，是否會引入新的不穩定性因素，以及如何應對這些挑戰。這本書，我希望它能讓我對水力發電技術有一個更深刻、更全麵的認識，不僅僅是它對能源供應的重要性，更是其背後所蘊含的精湛工程技術。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，任何能夠將自然界的巨大能量轉化為人類所需資源的機器，都充滿瞭令人敬畏的工程智慧，而水輪機無疑是其中的佼佼者。然而，我深知，要讓這些在巨大水流中高速鏇轉的機械保持穩定運行，絕非易事，其中“水力穩定性”必然是一個極其關鍵的技術環節。這本書的齣現，正是我渴望深入瞭解這一領域的最佳契機。我猜想，書中會從最基礎的流體力學原理齣發，詳細分析水流與水輪機葉片之間的動力學耦閤關係。它應該會深入探討，導緻水輪機産生不穩定的各種內在和外在因素，比如水流的脈動、空化現象的發生，甚至與電網之間的耦閤振蕩。我期待書中能以一種條理清晰、循序漸進的方式，嚮我展示這些復雜的物理現象，並輔以大量的圖錶和計算模型。我尤其想知道，工程師們是如何通過精密的數值模擬和物理試驗，來預測和評估水輪機的穩定性，以及他們采取瞭哪些創新的設計和控製策略來剋服這些挑戰。這本書，我希望它能讓我感受到，工程技術並非枯燥的技術堆砌，而是人類在不斷探索和實踐中，對自然規律的深刻洞察和巧妙運用。