
【機】 water turbine
Adam's ale; Adam's wine; liquid; water
【化】 water
【醫】 a.; Aq.; aqua; aquae; eau; hydr-; hydro-; hydrogen monoxide; water
【經】 water
【化】 turbine
水渦輪機(Water Turbine)是一種将水流能量轉化為機械能的動力裝置,廣泛應用于水力發電系統。其核心原理基于流體動力學,通過引導水流沖擊渦輪葉片産生旋轉運動,進而驅動發電機工作。根據結構差異,水渦輪機可分為沖擊式(如佩爾頓式)和反擊式(如弗朗西斯式、卡普蘭式)兩類。
能量轉換機制
水渦輪機利用水的動能或勢能驅動葉輪旋轉,遵循能量守恒定律:
$$
P = eta cdot rho cdot g cdot Q cdot H
$$
其中,( P )為輸出功率,( eta )為效率,( rho )為水密度,( g )為重力加速度,( Q )為流量,( H )為水頭高度。
主要類型與適用場景
工程應用與優化方向
現代水渦輪機通過計算流體動力學(CFD)模拟葉片設計,效率可達90%以上。例如,三峽電站的混流式機組單機容量達700兆瓦,體現了材料科學與流體優化的結合。
參考文獻:
根據現有資料,“水渦輪機”是一種将水流能量轉化為機械能或電能的裝置,其核心功能是通過流體沖擊葉輪葉片産生旋轉動力。以下從結構、分類及應用三個方面詳細解釋:
水渦輪機通常由葉輪、傳動軸及配套機械部件構成。如所述,其典型設計包含微型水渦輪機與軸流式風機的組合,利用水流壓力驅動傳動軸旋轉,進而帶動其他設備(如通風機)。水流從高處落下或高速流動時,其動能和勢能通過葉片轉化為機械能。
術語上,“水渦輪機”與“水輪機”常混用,但嚴格來說,前者更側重渦輪機結構設計(如葉片數學模型優化),後者是更廣義的水動力機械。
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