由于其特有的結(jié)構(gòu)特征，水泵水流機(jī)的結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足水力設(shè)計(jì)的條件后，主要問(wèn)題就是對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的應(yīng)力控制和提高其抗疲勞性能。

混流式水泵水輪機(jī)組的轉(zhuǎn)輪由上冠、葉片和下環(huán)組成，葉片數(shù)量少，但長(zhǎng)而薄，一般為6-10個(gè)，如績(jī)溪和陽(yáng)蓄采用5+5長(zhǎng)短葉片。葉片包角很大，過(guò)流通道狹長(zhǎng)。隨著水泵水輪機(jī)應(yīng)用水頭的提高，如敦化和陽(yáng)江700m水頭段，轉(zhuǎn)輪變得十分扁平，外緣的圓周轉(zhuǎn)速很高，最高達(dá)到了112.6m/s。由于其特有的結(jié)構(gòu)特征，水泵水流機(jī)的結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足水力設(shè)計(jì)的條件后，主要問(wèn)題就是對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的應(yīng)力控制和提高其抗疲勞性能。

較高水頭水泵水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪由于其特有形狀，葉片所受作用力和常規(guī)水輪機(jī)葉片受力不同。常規(guī)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片高度大而流線(xiàn)長(zhǎng)度小，各個(gè)葉片近似固結(jié)于上冠的平板，葉片所承受的作用力主要為水壓力所形成的彎曲應(yīng)力，在飛逸時(shí)離心力部分抵消了這部分彎曲應(yīng)力。

但是水泵水輪機(jī)特別是高水頭水泵水輪機(jī)的葉片較長(zhǎng)，同時(shí)葉片的包角很大，與上冠和下環(huán)連接處較長(zhǎng)，故葉片承受水壓力作用的彎曲力并不大，葉片應(yīng)力主要由離心力形成。正常運(yùn)行時(shí)，葉片上有水力負(fù)荷，一部分離心力被抵消，故葉片應(yīng)力最小。作旋轉(zhuǎn)備用時(shí)因?yàn)槿~片上水壓力小，應(yīng)力反而大，甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速上升時(shí)主要是離心力起作用，故應(yīng)力最大。所以在飛逸條件下，離心力的影響特別突出。

由于水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片與導(dǎo)葉之間的干擾大，造成葉片的動(dòng)應(yīng)力較常規(guī)機(jī)組要大。近年來(lái)，有限元方法已廣泛用于轉(zhuǎn)輪應(yīng)力和變形的計(jì)算，在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)時(shí)，使葉片應(yīng)力分布均勻不出現(xiàn)過(guò)度應(yīng)力集中，并使轉(zhuǎn)輪在水中的固有頻率與激振頻率（水力沖擊頻率）的足夠的間隔，有效避免共振現(xiàn)象的發(fā)生，使轉(zhuǎn)輪的動(dòng)應(yīng)力降低到材料的疲勞限度以下，以確保轉(zhuǎn)輪在使用壽命內(nèi)周期性變動(dòng)荷載下不產(chǎn)生任何裂紋、斷裂或有害變形。

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