1、
水轮机的导水机构对比分析
对比水轮机类型：
轴流式、混流式、贯流式、水斗式、多级式
各种导水机构的优点与缺点：
现有轴流式和混流式水轮机的共同特点是：都采用了类似蜗壳结构的导水机构导水转流。优点：迫使水流旋转来推动叶轮旋转；缺点：水流转弯角度太大，弯道损失较多；难以保持各部位水流速度的均衡，因而容易导致水轮机振动。多级节能水轮机直接采用固定叶轮来导水转流，水流转弯角度很小，所以弯道损失就比较少；完全可以保证各个部位的压力和流速的均衡，因此能够有效避免水轮机的振动。
现在的轴流式水轮机的水流并不是真正的轴向流动进入叶轮，而是经过一个导水机构使水流拐弯后旋
2、转进入叶轮的。所以，轴流式和混流式水轮机的的工作原理，都是离心式水泵工作原理的翻版，是把离心泵的工作原理反过来使用。就离心泵的工作原理来看，应该说是非常巧妙的，但是就工作效率来看，却不如轴流泵的工作效率高。究竟是为什么呢？关键是一个水流方向的问题，水流通过轴流泵是走的直线，而通过离心泵时却拐了一个90°的急弯。原因就在于水是一种密度相当大的物质，水流的惯性力也就比较大，只要让它改变运动方向就会损失能量，在流体力学中称之为“弯道损失”，而且拐弯的角度越大弯道损失就越多。
单就水流的冲击方向来说，水斗式水轮机是最理想的结构，水流的冲击方向最接近90°，但是它有一个致命的缺点，就是无法利用尾水头做
3、功。单级水轮机叶轮都只能受到一个侧面方向的水流冲击推力，水流的冲击方向也离90°相差甚远；多级水轮机的叶轮却可以多受到一个来自下一级固定叶片的反作用力推动，两个侧面方向的合力就离90°不远了。所以，除了水斗式水轮机以外，在可以利用尾水头做功的水轮机中，多级节能水轮机的导水机构已经是最理想的了，从导水机械的结构来说也是最简单的和便于加工的一种了。
从旋转叶轮受力的均衡程度来说，轴流式和混流式水轮机的蜗壳式导水机构，就更不能和多级水轮机的固定叶轮导水机构相比了。所以，与前两种水轮机相比，多级叶轮可以有效地避免水轮机的振动。
只有贯流式水轮机里面采用了与多级节能水轮机类似导水机构
4、但是他们在圆锥面上布置导叶，而且轴向倾斜角度很大。所以，弯道损失也太大了，自然也不如多级节能水轮机的固定叶轮导水节能。
多级水轮机独特优势：多次反复导水
大家最担心的问题是：多级水轮机的第二级固定导水叶轮会阻碍水流运动，从而导致工作效率降低。这种担心并不是没有道理，多级水轮机的第二级固定导水叶轮确实会阻碍水流运动。但是，水轮机不只是依靠水的动能来做功，它还要依靠水的压力能来做功，在压力的传导作用下，这种阻力会反作用于第一级旋转叶轮，产生一个反作用力来推动第一级旋转叶轮运动，所以并不会因为这个固定导水叶轮的存在而降低水轮机的工作效率。
现有的水轮机虽然各不相同，但是，它们都只能完成一次导水冲击旋转叶轮；只有多级水轮机的导水机构可以实现连续导水，能够引导水流多次反复地冲击旋转叶轮做功。这是多级水轮机所具有的独特优势，因此多级水轮机可以获得比其他水轮机更高的工作效率。
发明人：梁思武
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