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化性能只能作粗略的估计；其优点：计算工作量小，积累了丰富的试验资料及经验，是一种既方便有准确的设计方法。其基本方程为：Cysl2?vu?tWm1； tg?1?tg?m奇点分布法：是用一系列分布在翼型骨线上的奇点来替代叶栅中的翼型对水流的作用，其奇点是一系列的源、汇和漩涡，原来翼型围线的位置是流线。只要恰当的选择奇点的分布规律，就可以使奇点和来流所造成的流场和原来叶栅绕流的流场完全相同。因此，叶栅绕流的计算可以转化为基本势流的叠加运算。用此法可以得到叶片表面各点的速度和压力。因此奇点分布法的最大优点是可以有目的地控制翼型表面的速度和压力分布，因而能事先考虑空化性能的要求，这对转轮的设计有很大意义；
统计法：是将现有转轮的性能，过流部件的形状尺寸及叶栅几何参数进行综合统计，并作出充分的分析研究，根据几何参数对转轮性能的影响规律进行设计。其优点：可以较快的设计出转轮；
保交变换法：是一种经典的流体力学方法，该法是将平面直列叶栅的绕流保角变换为已知的绕流图像来研究分析。其优点：可以用来解决弯曲不大的薄翼或理论翼型组成的平面叶栅的绕流正反问题；但是目前水轮机设计中很少采用此法；
2、冲击式水轮机主要类型及其工作特点有哪些？其基本方程、理论和实际最优速度比为什么？
答：根据射流与转轮相对位置及射流做功次数的不同分为切击式、斜击式和双击式水轮机； 切击式：其工作射流中心与转轮节圆相切，其转轮叶片均由一系列呈双碗状的水斗组成，是目前冲击式水轮机中运用最广泛的一种机型，其运用水头一般为300~2000m；
斜击式：其工作射流中心与转轮进口平面呈某一角度?，射流斜着射向转轮。其适用于工作水头为35~350m的中小型电站；
双击式：水流先从转轮外周进入部分叶片流道，付出其70%~80%的动能，然后离开叶道，穿过转轮中心部分的空间，有二次进入转轮另一部分叶道有付出余下的大约20%~30%的动能，它效率低，一般只用于小型电站； 基本方程：N?Pu?rQ(1?cos?2)(v0?u)u； g理论最优速比：u?v0/2；实际最优速比：?max?0.46~0.49；
3、指出各个牌号的含义：1、HL180-LJ-550，2、ZZ560-LH-1130，3、XLN200-LJ-300 答：1、表示混流是水轮机，转轮型号是180，立轴、金属蜗壳，转轮标称直径D1是550cm 2、表示轴流转桨式水轮机，转轮型号是560，立轴混凝土蜗壳，转轮标称直径是1130cm 3、表示斜流可逆式水泵水轮机，转轮型号220，立轴、金属蜗壳，转轮标称直径是300cm 4、尾水管的作用有哪些？其恢复系数对高比转速和低比转速有何差异？减轻其振动的措施有哪些？ 答：措施：
1、改变水流的流动和旋转状况。如隔导流板。
2）向尾水管补气。
3）选择较大的装置空化系数。 4）避振运行。 作用：
1）将转轮出口水流引向下游。
2）利用转轮高处下游水面的那一段位能。 3）回收部分转轮出口动能。 尾水管恢复系数 ?W的表达式如下：
V52V22?(hw?)2g2g?w?V222g是实际恢复的动能与理想恢复的动能的比值,他表示尾水管内水头损
V失及出口动能越小，其值越高。表征了尾水管的质量。由于高比转速水轮机的出口动能22g2可达到总水头的40%左右，而低比转速却不到1%，以尾水管的恢复系数等于75%来估算，则高比转速水轮机尾水管的相对损失?=10%，而低比转速的仅为?=0.25%左右。由此可见尾水管对高比转水轮机起着十分重要的作用，因此可以看到尾水管对轴流式水轮机比对混流式水轮机更重要。
5、水轮机特性曲线的三种不同表示形式是什么？并简要介绍
答：1、工作特性曲线：为表示水轮机工作在固定的转速和水头下的特性而绘制的曲线，及水轮机工作特性曲线；
2、转速特性曲线：模型水轮机能量试验时通过控制测功设备调节水轮机的转速而获得关于Q、P、?=f（n）转速特性曲线；
3、水头特性曲线：表示水轮机在转速、导叶开度为某常数时，其出力P、流量Q、效率?、水头H之间的关系；
6、试推导混流式转轮进口边位置R1?解：
vu1
α
u1
?SgHD1?1?tg?1?tg(90?-?1) 2?v
vm1
?1
w
图（1） （1）当0??1?90?时：
由水轮机基本方程?sgH?u1v1cos?1?u2v2cos?2最优工况时?2?90? 所以：?sgH?u1v1cos?1
vm1cot?1?u1?vm1cot?1vm1(cot?1?cot?1)?u1vsin?1(cot?1?cot?1)?u1v?又因为：
u1u1?sin?1(cot?1?cot?1)cos?1?sin?1cot?1ucos?1u?cos?1?sin?1cot?11?tan?1cot?1(2121
?sgH?D1?)D12又?u1????sgH?21?tan?1cot?1即R1??SgHD1?1?tg?1?tg(90?-?1) 2?（2）当90???1?180?时： 根据进口三角型同样可以推导出：R1?（3）当?1?90?时：
由水轮机基本方程?sgH?u1v1cos?1?u2v2cos?2最优工况时?2?90?
?SgHD1?1?tg?1?tg(90?-?1) 2?R1??SgHD1?1?tg?1?tg(90?-?1)?0 2?7、简述旋转涡带的形成过程及防止措施。
答：过程：周期涡带的形成导致导叶出口水流不均匀，进而导致转轮进口不均匀，再加
上导叶与叶片的相对位置的周期性变化,转轮的转速使转轮出口刘泰在周期内受到导叶的不稳地干扰，从而使尾水管中旋转水流在转轮的影响下形成偏心旋转，强制涡带加快了轴向速度，导致旋转涡带的形成。
防止措施：1)加隔断，消除环量，减少偏心涡带。2）向尾水管补气。3）选择较大装置空气系数。4）避振运行。
8、混流式水轮机的设计方法是什么？
答：由于不同比转速水轮机流道的形状不同，两种离心力（拐弯离心力和水流绕轴件旋转离心力）作用使得不同比转速的混流式转轮轴面速度规律分布规律不一致，从而得出不同的设计方法。分别为一元理论、二元理论、三元理论的设计方法。
一元理论：假设叶片数无穷多，无限薄，轴对称，轴面运动是等速的，vm沿过水断面的分布，也就是说拐弯影响较小。vm=f(l).
二元理论：假设轴面运动是等势流动，vm沿过水断面的分布符合势流分布
vm=f(l,)。
三元理论：不做假设。vm= f(l，,).
9、什么是小波动过程什么是大波动过程？以及研究过渡过程的目的和危害是什么？
答：小波动过程：运行中由于负荷经常变动，水轮机处于不同工况点的过渡过程中，但这种过渡过程属于水轮机调节系统小波动稳定性的研究对象，这种小波动过程一般不引起主要工况参数的符号发生变化，大小和方向与时间无关。
大波动过程：指水轮机由某一工作状态向另一工况性质不同的工作状态过渡，所有参数的大小和方向均发生变化且与时间有关，也叫水轮机的工作过渡过程。
研究过渡过程的目的：寻求合理调节元件的运动方式，是改善过渡过程的品质的有效措施，以确保较高的调节质量和工况转换的安全过渡。
危害：尾水管内部出现压力脉动、增压、脱流、涡带，引起功率摆动，造成机组振动、抬机，有时甚至造成机组破坏。
10、何为飞逸工况的过渡过程以及退出飞逸的措施有哪些？
答：当机组甩负荷，而调速系统失灵，导水机构不能关闭，水轮机转速迅速升高，直至达到该水头与导叶开度下的飞逸转速，称这个过程为飞逸过渡过程。 由水轮机流量调节方程推出轴流式飞逸方程式：
Q?r2??2?gH?r1cot?0?2tan?b22?b0A2Qtg?0r(?ctg?0) r2?b0A0得：??nR?30QRtg?0r(?ctg?0)22?b0A0?r措施：1.令飞逸流量QR=0则nR=0，启动快速闸门。 2.水轮机退出飞逸?0=arctg(-Kfctg?) 3.飞逸系数kp?nR n0