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英文名稱：Water Turbine

課程編碼：08052003

學時：48 實驗學時：4 學分：3

適用對象：熱能與動力工程專業(yè)本科三年級學生

先修課程：工程力學、工程圖學、工程流體力學

大綱主撰人：李志紅大綱審核人：桂家章

一、課程性質(zhì)、目的和任務

1. 本課程為熱能與動力工程專業(yè)本科三年級學生必修的一門專業(yè)選修課程。

2.目的是使學生掌握水輪機的基礎知識和選擇設計方法，可為今后水電廠機電設備和自動化系統(tǒng)設計、制造、安裝、運行管理和科學研究打下一定的水輪機理論基礎。課程主要講述水輪機的工作原理、特性、選型、主要過流部件的水力設計等。

二、教學內(nèi)容及要求

第1章：緒論

授課學時： 3

基本要求：

1-1了解水輪機的類型、應用水頭范圍和牌號；水輪機能量轉(zhuǎn)換的基本特征；

1-2掌握水輪機工作參數(shù)的含義；水輪機工作水頭的計算；水輪機結(jié)構形狀和構造 ；裝置形式；

1-3了解現(xiàn)代水輪機的發(fā)展過程；水輪機發(fā)展現(xiàn)狀；

重點：水輪機工作參數(shù)的含義；

難點：水輪機結(jié)構形狀和構造。

第2章：水輪機工作原理

授課學時： 8

基本要求：

2-1理解水流在水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動；

2-2掌握水輪機基本方程式的表達形式；水流速度三角形的繪制和計算；流面和軸面的概念；水輪機方程式的物理意義；分析影響水輪機能量損失的因素；水輪機一般工況的速度三角形分析；

2-3理解水輪機最優(yōu)工況的條件；圓柱坐標系的構成和表達方法；水流在過流部件中的運動；水輪機能量損失的類型。

重點：水流速度三角形的繪制和計算；水輪機基本方程式的表達形式；水輪機能量損失的類型；水輪機最優(yōu)工況的條件；

難點：水流在水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動；流面和軸面的概念，圓柱坐標系的構成和表達方法。

第3章：水輪機的相似理論

授課學時： 8

基本要求：

3-1理解相似條件；

3-2掌握相似條件的內(nèi)涵；相似定律公式和應用；水輪機的飛逸現(xiàn)象、危害和防止措施；比轉(zhuǎn)速與水輪機性能的關系；相似定律表達的意義；飛逸特性；第一次近似與第二次近似公式的應用；

3-3掌握水輪機的理論設計與相似理論的應用；原型參數(shù)與模型參數(shù)之間的修正；理解相似準則數(shù)；比轉(zhuǎn)速的定義；水輪機比轉(zhuǎn)速公式；比轉(zhuǎn)速與水輪機類型和結(jié)構的關系；水輪機型譜。

重點：相似條件；相似定律公式和應用；水輪機最優(yōu)工況的條件；

難點：水流在水輪機轉(zhuǎn)輪中的運動；流面和軸面的概念，圓柱坐標系的構成和表達方法。

第4章：水輪機汽蝕、泥砂磨損與振動

授課學時： 6

基本要求：

4-1了解汽蝕破壞機理；汽蝕的形成過程和定義；汽蝕的破壞方式和過程及危害；汽蝕的類型；水輪機汽蝕性能；掌握吸出高度和安裝高程的規(guī)定和計算；了解影響水輪機振動的因素；

4-2理解汽蝕系數(shù)的意義；水輪機不發(fā)生汽蝕的條件；水輪機抗汽蝕破壞的措施；防止水輪機振動的措施；

4-3了解：液體的空化現(xiàn)象；汽蝕的等級；泥砂磨損的破壞、特性和防止措施；水輪機振動的類型和原因。

重點：汽蝕的破壞方式和過程；吸出高度和安裝高程的規(guī)定和計算；

難點：汽蝕的形成過程和定義；汽蝕系數(shù)的意義。

第5章：混流式水輪機

授課學時：8

基本要求：

5-1掌握：混流式水輪機引水室的主要參數(shù)和應用；蝸殼中水流的運動規(guī)律；導水機構的基本工作原理；轉(zhuǎn)輪葉片木模圖；尾水管的選擇；

5-2理解：混流式水輪機工作原理；金屬蝸殼的水力計算；導水機構的結(jié)構組成； 徑向式導水機構的幾何參數(shù)；混流式水輪機轉(zhuǎn)輪參數(shù)；尾水管的作用和水流運動；

5-3了解：混流式水輪機的結(jié)構組成和應用； 混流式水輪機引水室的類型和結(jié)構形式；座環(huán)的結(jié)構和水力計算；混流式水輪機的附屬裝置；混流式水輪機轉(zhuǎn)輪設計；混流式水輪機的軸向水推力；尾水管的基本類型。

重點：混流式水輪機引水室的主要參數(shù)和應用；蝸殼中水流的運動規(guī)律；導水機構的基本工作原理；轉(zhuǎn)輪葉片木模圖；

難點：金屬蝸殼的水力計算；徑向式導水機構的幾何參數(shù)；轉(zhuǎn)輪葉片木模圖。

第6章軸流式水輪機

授課學時：5

基本要求：

6-1掌握：軸流式水輪機結(jié)構特點；軸流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)選擇；

6-2理解：混凝土蝸殼的水力計算；軸流式轉(zhuǎn)輪設計原理；軸流式水輪機協(xié)聯(lián)工況的特性；

6-3了解：軸流式水輪機概述；軸流式轉(zhuǎn)輪中的水流運動；軸流式水輪機力特性；軸流式水輪機過渡過程。

重點：軸流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)選擇

難點：混凝土蝸殼的水力計算；軸流式水輪機協(xié)聯(lián)工況的特性。

第6章沖擊型水輪機

授課學時：5

基本要求：

6-1掌握：水斗式水輪機結(jié)構和主要工作部件；切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪進出速度三角形及基本方程式；

6-2理解：沖擊型水輪機的基本工作原理；沖擊型水輪機最優(yōu)工況條件；

6-3了解：沖擊型水輪機主要類型及工作特點；切擊式水輪機工作原理及參數(shù)；沖擊型水輪機單位參數(shù)和比轉(zhuǎn)速；切擊式水輪機的特性；

重點：切擊式水輪機轉(zhuǎn)輪進出速度三角形及基本方程式；

難點：沖擊型水輪機的基本工作原理；沖擊型水輪機最優(yōu)工況條件。

第8章水泵水輪機

授課學時：1

基本要求：

6-1掌握：水泵水輪機應用范圍和特點；

6-2了解：水力機械四象限特性；水泵水輪機工作原理和參數(shù)選擇；

6-3了解：水泵水輪機概述；水泵水輪機的運行；

重點：水泵水輪機應用范圍和特點；

三、實踐環(huán)節(jié)

實驗教學目的與基本要求

為了鞏固理論教學的效果，水輪機課程安排了4個學時的實踐型教學環(huán)節(jié)。通過實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，學生可以基本掌握水輪機課程的知識，具有水輪機理論、運行和操作技能。

四、實驗課程內(nèi)容與學時分配

五、考核方式

（1）實驗報告：本門課程對實驗報告的要求（應包括對報告內(nèi)容的要求）。

（2）實驗課的考核方式：

根據(jù)學習態(tài)度、動手能力、出勤等部分構成，按優(yōu)、良、及格、不及格四等次評定，實驗課成績作為平時成績一部分。

4、實驗指導書、參考書

六、學時分配

課程總學時為48，其中理論學時44實驗學時4。

教材：《水輪機》 作者：鄭 源 鞠小明 程云山 中國水利水電出版社 2007

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