Page 23 - 水利学报2025年第56卷第4期

涡和颗粒的运动轨迹都会发生变化（图 １７（ａ））。虽然颗粒
不再集中打击叶片出口的位置（图 １７（ｂ）），但是却分散打
击到了下环，使得下环磨损增加（图 １７（ｃ））。

３．４ 组合方案 以上研究表明，在设计上通过改变 θ ０ 和

β 可以有效降低叶片的磨损率，考虑到叶片是整个转轮的
核心部件，下环磨损的适量增加是可以接受的。通过维修
下环进而提高叶片的使用寿命更具备便利性和经济性。因
此选取两种角度的组合方案进行最终全流道计算的对比分
析，共包括原型方案和 ８种组合方案，如表 ２所示。
图 １６ 不同叶片安放角的相对最大磨损率分布
由叶片磨损率分布图可以发现所有组合方案都可以降
低叶片的磨损率，但是方案 １和方案 ２效果较差，方案 ４和方案 ６的效果最优（图 １８）。对比下环磨损
的分布规律可以发现，方案 １到方案 ４的磨损有轻微增加，方案 ５到方案 ８的磨损增加相对明显，特
别是方案 ８（图 １９）。通过提取叶片磨损率、下环磨损率最大值及效率值，可以进一步进行方案优选，
如图 ２０所示。所有方案在效率上都是提高的，其中方案 ７提高最明显。方案 ３的下环相对磨损率最
大。因此综合分析可知，方案 ４到方案 ７根据需求均可以考虑。

图 １７ 不同叶片安放角流线、旋涡分布及颗粒轨迹图

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