Page 22 - 水利学报2025年第56卷第4期
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３．３ 叶片安放角的影响规律及影响机理 图 １３（ａ）展示了叶片安放角 β ，其中 Ｃ是叶片骨线上任一点
绝对速度，Ｃ是该点的圆周速度，Ｗ是相对速度，叶片安放角 β 为该点的切线方向与圆周速度反方向
ｕ
的夹角。在混流式水轮机中，转轮进口叶片安放角大于出口叶片安放角，叶片安放角从进口到出口按
一定规律减小，对 β 进行无量纲化：
β － β ２
β ＝ （１２）
－
β ２ β １
为出口叶片安放角。
式中：β １ 为进口叶片安放角；β ２
β 满足如下函数关系式：
ｘ
β ＝－ ｓ ＋ １ （１３）
式中：ｓ为叶片进口到出口的相对位置；ｘ为幂指数。
图 １３（ｂ）给出了三种不同变化后的叶片安放角分布，图 １３（ｃ）是相应的叶片形状。
图 １３ 叶片安放角及选取方案
不同叶片安放角下的叶片磨损分布如图 １４所示，通过改变叶片安放角同样可以有效减小叶片出
口位置的磨损区域和磨损强度。与之相反，下环的磨损加剧（图 １５）。这说明对于调整叶片安放角的
方案，同样只能改善叶片磨损但是加重下环磨损。通过相对最大磨损率的对比（图 １６）可以发现，叶
片磨损率降低越多，下环磨损率增加越多。
图 １４ 不同叶片安放角的叶片磨损分布 图 １５ 不同叶片安放角的下环磨损分布
选取 ｘ ＝ １ （原型）和 ｘ ＝ ３ 分析磨损变化原因。由叶片安放角变化规律可知（图 １３（ｂ）），安放角沿
着进口到出口先缓慢变化再快速变化，前段的缓慢变化使得进口流动变化不过于剧烈，虽然不能阻止
叶道涡的产生，但是可以改变叶道涡产生的起点和形态，促使上冠到下环的横流向下游移动，导致漩
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