1、水轮机运行偏离最优工况是压力脉动产生的基本原因
反映混流式水轮机水力稳定性的各种压力脉动都有其产生的具体原因。但是,综观这些常规和异常两种压力脉动产生的工况与机理可以看出,它们都是在水轮机偏离最优工况运行时产生的。这就是说.偏离最优工况运行是混流式水轮机压力脉动产生的基本原因。而在最优工况范围,几乎没有什么明显的压力脉动。
2、尾水管水流的圆周速度是压力脉动产生的决定性因素
从水轮机中水流的流动来看。偏离最优工况后,最大的变化是,转轮中水流和转轮出口水流产生了比较明显的圆周速度分量,而且这个圆周速度分量一直延伸到尾水管中。因此可以说,圆周速度分量的出现和变化规律是各种压力脉动产生和变化规律的基本条件与决定性因素。常规压力脉动和尾水管水、气联合体共振产生的异常压力脉动的产生机理都证明了这一点。这个因素和水轮机转轮的水力设计与结构设计有密切相关,也是转轮设计可以影响压力脉动的基本原因。
3、不同压力脉动是圆周速度产生压力脉动的方式和机理不同的结果
圆周速度分量产生压力脉动的具体方式和机理的不同,是产生各种不同压力脉动的基本原因。例如:
(1)圆周速度分量对转轮叶片进口的冲击产生了小开度区和大开度区的压力脉动。
(2)圆周速度分量与轴向速度分量的共同作用,形成了螺旋形旋进的涡带,继而产生了涡带压力脉动。
(3)尾水管中的圆周速度分量与肘管相互作用产生了同步压力脉动,并成为水轮机流道水体共振最重要的激发力。
(4)圆周速度分量是尾水管中心真空、气体空腔产生和变化的重要条件之一,由此而引起尾水管水、气联合体固有频率的变化,为共振创造了一方面的基本条件。
4、空化系数是压力脉动最重要的影响因素
空化系数或吸出高度是压力脉动,特别是异常压力脉动最重要的影响因素。它通过改变尾水管空腔体积(因而也就是改变涡核的直径和偏心距)来改变涡带压力脉动的幅值,补气消除共振的机理也在于此;它通过改变尾水管水、气联合体的固有频率影响水体共振的出现或消失。所有尾水管水、气联合体共振及其产生的压力脉动对空化系数十分敏感,也是由这个原因造成的。
除引起水、气联合体共振外,空化系数更多的影响是使联合体的动力响应系数发生变化。这是造成模型与原型水轮机涡带压力脉动幅值不相似的主要原因之一。
气体空腔的存在,也对尾水管压力脉动产生吸收和缓冲作用。这是尾水管水、气联合体共振产生的压力脉动幅值比引水管路水体共振小得多的主要原因。