异常低水头下水泵水轮机压力脉动特性分析

水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性摘要：可逆式水泵水轮机设计需要兼顾水轮机和水泵两种工况。

水泵工况属于减速流动，相较于水轮机工况更容易发生流动分离，在水泵水轮机设计中，对水泵工况的各项性能设计指标考核更为严格。

水泵水轮机泵工况的流量扬程特性曲线在高扬程小流量下通常存在局部曲线斜率为正值的不稳定区域，称为驼峰区。

在抽水蓄能电站实际运行中，驼峰区难以避免，其不仅影响水泵水轮机泵工况高扬程条件下的启动和运行，同时还会产生较强的振动、噪声、功率摆动、水压波动等不稳定现象，直接影响机组安全稳定运行。

鉴于此，本文对水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性进行分析，以供参考。

关键词：水泵水轮机;水泵工况;压力脉动;旋转失速;转轮受力引言本文采用SAS－SST湍流模型对某模型水泵水轮机在非设计泵工况的流态进行了三维非定常数值模拟，分析不同工况下流动特性对压力脉动和转轮受力的影响。

1数学模型1.1计算体型和网格划分计算区域包括蜗壳、导叶、水轮机和尾水管。

考虑到在非设计工况下，尾水管内回流可能会对边界条件给定产生影响，对尾水管进口段适度延长。

1.2网格及时间步长在网格划分时，蜗壳采用四面体网格;导叶区采用楔形网格;转轮和尾水管采用六面体网格，并对活动导叶和转轮叶片设置边界层网格，使近壁面Y+小于10。

图1展示了额定工况下水泵扬程随网格数量的变化情况，当网格数量大于450万时，计算所得扬程变化小于1%。

考虑到计算时间和流场结构的解析精度，最终选取总网格单元数为882万的划分方式。

图1网格敏感性分析2机组能量特性图2为活动导叶相对开度随流量系数Cφ的变化规律。

其中，相对开度计算公式为式中α———活动导叶开度，αmax———最大开度图2活动导叶相对开度随流量系数的变化曲线在上述导叶开度规律下，图2对比了数值模拟与试验测试的机组能量特性曲线，即不同流量系数Cφ下的扬程系数Cψ与效率η变化曲线。

图3扬程系数与效率随流量系数的变化曲线从图3可以看出，CFD模拟得到的扬程系数与效率，相比于试验值，具有相同的变化趋势。

低水头下水泵水轮机水轮机工况压力脉动分析与研究邵冰啸摘要:为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性,采用SST k-ω湍流模型对模型水泵水轮机在水轮机工况下的三维非定常湍流进行模拟．在试验验证的基础上,通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况,分析了3种流量工况下导叶、转轮和尾水管内的压力脉动规律．针对混流式水轮机的转轮结构、受力特点及转轮各部分网格的自动划分等方面进行了简要分析，阐述了可实现水轮机转轮结构计算与优化设计的有限元方法及改良复合形法。

在不改变叶片型线的情况下合理地选择上冠和下环的尺寸，从而改善转轮各部分的应力分布，求得最优的转轮结构。

关键词:水泵水轮机异常低水头压力脉动随着大型水泵水轮机组的广泛运用,人们对如何提高水泵水轮机的效率、稳定性和抗空化性的问题越来越关注，目前,水轮机的效率和抗空蚀的性能都得到了很大的提高，而随着机组容量和水头的增加，水泵水轮机组运行的不稳定性问题越来越严重,机组的振动直接影响电站正常的运行和厂房的安全．机械振动、电磁振动和水力振动等都会造成机组振动.而压力脉动是造成水泵水轮机机组振动的主要原因之一,它产生于机组运行过程的非定常流场.水轮机在低负荷运行状态下存在运行不稳定的情况,运行工况偏离最优工况很远,此时导叶进口水流是以一定的角度进入导叶,内部流动状态随之变坏,使导叶后出现旋涡、脱流等不稳定现象,引起压力脉动，使水泵水轮机本体振动。

1、计算模型1.1物理模型图1为以国内某抽蓄电站模型水泵水轮机为对象建立的全流道几何模型,其模型机的几何参数:转轮进口直径D1=473.5 mm,转轮出口直径D2=300.0 mm,转轮叶片数Zb=9,固定导叶数Zc=20,活动导叶数Z0=20,导叶高度b0=66.72 mm,蜗壳包角343°。

图1模型水轮机的三维实体模型将水泵水轮机三维全流道划分为蜗壳与固定导叶区、活动导叶区、转轮及尾水管4个计算域．网格划分过程中,发现隔舌附近结构复杂,因此蜗壳与固定导叶区域采用适应性强的非结构化四面体网格,其他区域采用结构化网格进行划分。

调查研究157产 城水泵水轮机泵工况的压力脉动特性郭旭巍天津市水利勘测设计院，天津300204摘要：随着经济和各行各业的快速发展，为保障国家电网安全、经济运行，电网系统需要一定比例的储能设备来改善各种类型电站的运行条件。

在此背景下，抽水蓄能电站技术作为目前最为成熟的大规模储能技术得到迅猛发展。

水泵水轮机是抽水蓄能电站能量转换的核心部件，其高效、稳定运行对提高能源利用率、保障电网安全运行具有重要意义。

关键词：水泵水轮机；转轮；水轮机；压力脉动为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性，在试验验证的基础上，通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况，尾水管压力脉动主频约为转轮转频的0.36倍；在最优工况和大流量工况下，尾水涡带变为管状，转轮出口压力脉动幅值变小，在转轮叶片表面检测到与尾水管压力脉动主频相同的压力脉动；大流量工况下涡带旋转方向与转轮旋转方向相反，尾水管内压力脉动的最大值出现在弯肘段区域。

1 模型的建立1.1 研究背景水泵水轮机在“S”特性区运行时，容易直接由飞逸工况进入反水泵工况，此时转轮上存在正反方向的转矩，机组结构上将会受到强烈冲击载荷的作用，易造成部件的损坏；此外转轮-流体的相互作用将会引起剧烈的压力脉动和机械振动，进而导致机组运行的困难。

目前，国内外诸多学者针对水泵水轮机“S”特性区流场结构、力特性和压力脉动特性已做了一些研究。

内部流动方面，ChristianWidmer运用数值模拟和试验研究对比分析的方法，发现水泵水轮机活动导叶流道内对流加速作用是导致漩涡流和旋转失速的主要原因。

HasmatuchiVlad通过模型试验，对机组启动过程中“S”特性的内流状况进行了分析，指出“S”形区域的主要诱因是活动导叶后无叶区存在随转轮旋转的亚音速失速流动堵塞了转轮进口，最终产生水力不稳定性和结构振动。

就“S”特性、宏观参数的预测，以及采用预开导叶法（MGV ）改善“S”特性的作用机理等问题做了深入探讨。

低水头低负荷对水轮机影响分析汤鸿【摘要】白市水电厂自投产以来,机组长期处于低水头、低负荷下运行.通过对此工况下转轮的过流分析,重点对水轮机转轮的空蚀及振动进行了探讨,并结合白市水电厂现场实际运行情况进行了总结.【期刊名称】《水电站机电技术》【年(卷),期】2015(038)008【总页数】4页(P1-3,35)【关键词】水轮机;低水头;低负荷;分析【作者】汤鸿【作者单位】湖南五凌电力工程有限公司,湖南长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】TK730.7白市水电厂装机3台型号为HL(PO55)-LJ-630混流式水轮发电机组，单机容量140MW，总装机容量420MW，电站于2013年4月投产发电，水库蓄水采用分期蓄水方案，第一期蓄水至291m，第二期由291 m蓄水至正常蓄水300 m。

一期蓄水至291m后，因二期蓄水条件暂不具备，库水位不能超过291m。

截止2014年6月，机组运行的上游0水位区间保持在EL.289.5~291m以内。

2.1设计参数正常蓄水位EL.300.0m死水位EL.294.0m最大水头max53.20m额定水头r44.0m最小水头min39.0m机组导水机构中心高程247.5m2.2实际运行参数蓄水水位EL.289.5m～291.0m尾水允许最低水位EL.247.7m（主机厂家核算）毛＝（289.5～291）～247.7＝41.8～43.3m工作净水头净：净＝（41.8～43.3）-1＝40.8~42.3m，净＞39m，满足设计最小水头。

（注：净水头净按毛水头毛-Δ=1m水头计算）根据水轮机特性曲线，上游水库在291m水位左右运行时，机组最大出力约为额定出力的90%。

在此水头条件下，白市电站枯水期长期保持30MW单机负荷运行，丰水期满发3台机组，单机约120MW左右运行。

机组长期在低水头、低负荷的运行状况下对电站的出力、发电量及运行费用等水利综合利用效益产生重大影响，更严重的是可能危及到电站设备的安全。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性作者：张志涛来源：《农家科技》2020年第03期摘要：水泵是工业生产中最常用的供排水设备之一，其中，离心式水泵的应用范围尤为广泛，离心式水泵主要由泵壳、泵轴、轴承、叶轮、叶轮口环、轴密封及轴向心力平衡装置组成，离心泵在工作过程中通过叶轮旋转让水产生离心力，从而完成供排水活动。

本文对水泵水轮机具体的应用原理进行了介绍，深入分析了水泵水轮机的水力特性与内部流动特性。

关键词：水力特性;内部流动;水泵水轮机在生产活动中，应用最为广泛的水泵类型是离心式水泵，并且随着生产规模的进一步扩大，生产活动对水泵的性能和运行状态提出了更高的要求，因此，企业需要重视水泵的运行性能和运行可靠性，同时重视离心泵对整个生产系统的重要作用，确保水泵稳定运行，在对离心泵进行日常检修的过程中，必须重视离心泵在日常运行过程中出现的多种问题，进而采取有效措施排除故障。

该技术虽然能够应对水泵水轮机在应用初期阶段的不足，但是在水泵水轮机的生产设计方面尚未达到完全的国有化水平一、水泵水轮机概述水泵水輪机属于动力设备的一种，其作用是抽水蓄能，在具体应用过程中水泵水轮机主要会呈现出两种运行状态，将在发挥泵的功能时轮呈正向旋转，在发挥水轮机功能时转轮呈反向旋转。

根据当前水泵水轮机的设计思路可以发现，其内部关键性部件与结构往往具有比较大的相似性，增加水泵水轮机单机容量与提升转速比是未来一段时间内水泵水轮机设备主要的发展方向。

根据水流途径对水泵水轮机的类型进行划分，其具体类型主要包含贯流式、斜流式以及混流式。

其中设计结构最为简单的水泵水轮机为混流式，能够在与多种水头共同搭配的情况下进行运作，该类型的水泵水轮机的应用范围也最为广泛。

斜流式水泵水轮机生产成本偏高、设计相对复杂，但是工作效率比较高，由于机械内部结构比较特殊，其应用场景也比较局限。

贯流式水泵水轮机是当前我国最为先进的一种水泵水轮机，其功能强大并且单机容量高，主要应用于潮汐电站的抽水蓄能中。

水泵水轮机S区流动特性及压力脉动分析摘要：水泵水轮机运行调度过程中会反复经历偏工况的S特性区，在该特性曲线运行中水轮机系统会出现不稳定，严重时会造成机组损坏。

为研究水泵水轮机S特性曲线下不稳定的形成原因，本文选取水轮机工况、飞逸工况和制动工况三种S特性工况，采用SST 湍流模型对模型水泵水轮机进行全流道定常和非定常数值模拟，发现：水轮机工况向制动工况运行时，流道内部流量减少且流线愈发紊乱，涡分布范围逐渐增加且更加离散，可能造成较大水力损失；压力脉动幅值也逐渐增加，所有区域脉动幅值随偶数倍叶频递减，主频和次频分别为9fn 和18fn，受到动静干涉作用较为明显，转轮区域的低幅值高频脉动可能是S区域不稳定的来源。

关键词：S特性区；涡分布；流动特性；压力脉动Analysis on flow characteristics and pressure pulsation of Punp-turbine S-shaped RegionHugang Gong(Dongyuan Branch of Shenzhen Water Planning and Design Institute Co., Ltd., 410000, Changsha, China)Abstract: The pump-turbine operation and scheduling process will repeatedly experience the S-shaped region of the partial working condition, and the turbine system will be unstable in the operation of this characteristic curve, which will cause unit damage in a serious situation. In order to study the causes of instability under the S characteristic curve of pump-turbine, this paper selects three S characteristic conditions: turbine working condition, flyaway workingcondition and braking working condition, and adopts SST k-ωturbulence model to perform full-flow channel constant and non-constant numerical simulation of the model pump turbine. The pressure pulsation magnitude also increases gradually, and the pulsation magnitude in all regions decreases with even times of leaf frequency, and the primary and secondary frequencies are 9fn and 18fn respectively, which are more obviously affected by dynamic and static interference, and the low amplitude and high frequency pulsation inthe runner region may be the source of instability in the S region.Keywords: S-shaped region; vortex distribution; flow characteristics; pressure pulsation引言抽水蓄能机组既能调峰也能调谷[1]，相较于其他常规水电机组具有响应快，效率高和调节能力强等优点[2]。

国内图书分类号：TK124学校代码：10079 国际图书分类号：621.1 密级：公开硕士学位论文原型可逆式水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性的试验研究及分析硕士研究生：刘涛导师：杜小泽教授张宇宁副教授（副导师）申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理专业：热能工程所在学院：能源动力与机械工程学院答辩日期：2017年3 月授予学位单位：华北电力大学Classified Index:TK124U.D.C: 621.1Thesis for the Master Degree Experimental Study and Analysis of Characteristics of Pressure Fluctuation in Prototype Reversible PumpTurbine in Generating ModeCandidate：Tao LiuSupervisor：Prof. Xiaoze DuA.P．Yuning Zhang (assistant supervisor) Academic Degree Applied for：Master of EngineeringSpeciality：Thermal EngineeringSchool：School of Energy, power and MechanicalEngineeringDate of Defence：March, 2017Degree-Conferring-Institution：North China Electric Power University本学位论文的研究得到以下项目的支持1、国家自然科学基金（编号：51506051）2、清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室2015年度开放基金项目（编号：sklhse-2015-E-01）3、武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室开放研究基金项目 (编号：2014SDG01)4、中央高校基本科研业务费专项资金资助（编号：JB2015RCY04）摘要可逆式水泵水轮机集合了水泵与水轮机两种功能，并广泛应用于抽水蓄能电站。

水泵水轮机极小开度反水泵工况压力脉动与内流特性分析乐振春;肖业祥;桂中华;曾崇济;朱伟【摘要】混流式水泵水轮机普遍存在S特性区,水轮机工况启动时机组常不能由空载直接带负载,容易进入反水泵区,导致机组并网困难.本文以模型水泵水轮机为对象,对极小导叶开度下的多个反水泵工况点进行了整体流道三维流动计算,探讨极小导叶开度下反水泵区机组的非定常流动特性.数值计算采用SAS SST-CC湍流模型,5个定常工况点计算的外特性曲线与模型试验数据吻合较好.对流量较小的工况进行非定常计算,旋转转轮9个叶道各8个测点的压力脉动结果显示,相似位置测点间的压力脉动混频幅值和频率均存在明显差异,峰峰值的差异最大达到4.2％,说明此时转轮内的流态分布很不均匀.测点离导叶越近,低频脉动的主频从0.19fn逐渐增加到1.07fn;动静干涉引起的20fn脉动幅度会逐渐增强,但转轮出口位于出流与人流过渡区的测点趋势则不同.结果显示在反水泵工况区运行,转轮各叶道间的流态分布极不对称,充满了严重的流动分离和漩涡.【期刊名称】《水利学报》【年(卷),期】2018(049)012【总页数】9页(P1541-1549)【关键词】水泵水轮机;反水泵;非定常流;压力脉动;动静干涉【作者】乐振春;肖业祥;桂中华;曾崇济;朱伟【作者单位】国网新源控股有限公司,北京 100761;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084;国网新源控股有限公司技术中心,北京 100161;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TV7341 研究背景目前抽水蓄能电站主要采用可逆式水泵水轮机，水泵水轮机全特性曲线在水轮机工况运行的小流量区普遍为S形，水泵水轮机在“S”特性区运行时，容易直接由飞逸工况进入反水泵工况。

此时转轮旋转方向与水轮机工况相同，但转轮所受的转矩与旋转方向相反，机组结构将受冲击载荷作用，易造成过流部件损坏。

混流式水轮发电机低水头运行稳定性解析摘要】混流式水轮发电机是发电站运行的一个重要内容，并且一旦混流式水轮发电机低水头运行的时候，经常会受到一些因素的影响，导致混流式水轮发电机的运行稳定性较差，发电站的运营效果就会严重的影响，经济效益就会随之下降。

因此，本文针对混流式水轮发电机低水头运行的稳定性，展开了分析和阐述。

关键词：混流式；水轮发电机；低水头运行；稳定性；发电站是我国建设的一项基础内容，不仅联系着我国社会发展的进程，也人们日常生活的基础保证。

发电站运营的时候，是需要多项作为支持，混流式水轮发电机就是其中的一个【1】。

但是，在混流式水轮发电机低水头运行的时候，需要根据其影响因素，做出相应的规避方案，确保混流式水轮发电机低水头运行的稳定性，降低安全事故的发生，保证发电站运营的有效性，提升良好的经济效益，这样对我国社会的建设发展，也是非常有利的。

1、混流式水轮发电机的主要参数分析混流式水轮发电机作为发电站运营的一个重要内容，并且需要分析其稳定性的时候，需要了解相关参数，例如：水头最大参数为107.5m，加权平均水头为：101.9m，额定水头大约98m，最小水头应当为86m。

同时，需要发电站运营的情况，有针对性选择混流式水轮发电机型号，并且根据发电的情况设定额定功率，这样可以在最大程度上保证发电站发电的效率和稳定性，尽可能避免安全事故的发生。

2、混流式水轮发电机低水头运行时间分析在混流式水轮发电机低水头运行的时候，最为安全的运行水位是由机组安全稳定运行最小流量及进水口最小淹没深度所决定的。

同时，需要根据水轮机的运行状态，确定初期低水头运行水头、水库等方面的参数，这样才能满足发电站运行的需求。

另外，在各项运行参数确定以后，才能确定混流式水轮发电机低水头运行的初期时间，一般情况下运行初期时间为1年【2】。

3、混流式水轮发电机低水头稳定性分析保证混流式水轮发电机低水头运行的稳定性，是保证发电站运营有效性的基础，下面就对混流式水轮发电机低水头运行稳定性，展开了分析和阐述。

彭水水电站超低水头下机组运行方式浅析摘要：本文介绍了彭水水电站超低水头下运行情况，通过分析超低水头下的影响因素，得出彭水水电站在超低水头下的运行方式建议，为机组的安全稳定运行提供了参考。

关键词：水电站，超低水头，运行方式。

0引言彭水水电站安装5台立式混流式水轮发电机组，设计单机容量为350MWA，水轮机型号为HLF169A0–LJ-768，转轮直径7680mm，最大工作水头81.60m，最小工作水头52m，额定水头为67m，彭水水电站机组单机流量大，下游河道狭窄，机组发电流量及下泄流量对下游水位影响较大。

该工况能否安全运行以及如何运行有必要进行分析，因此需分析尾水位的变化对机组运行振动区、振动规律的影响，为机组运行提供全面指导。

1彭水水电站水位及水头运行情况1.1上游水位彭水水库的运行方式为：汛期5月下旬～8月底控制发电兴利水位不超过防洪限制水位287m；9月初水库开始蓄水，一般情况下，9月中、下旬可蓄至正常蓄水位293m；10月～12月维持正常蓄水位运行；1月～3月为供水期，电站一般按保证出力发电，正常情况下控制供水期末库水位不低于死水位278m；5月中旬迫降库水位，中旬末库水位降至防洪限制水位287m。

2机组低于设计最小水头工况运行分析2.1调保计算由于汛期彭水水电机组在低水头、高尾水位下运行，水轮机工作水头低、引用流量大，同时高尾水位将变顶高尾水隧洞完全淹没，造成整个流道内水流惯性较大，可能会影响到机组的甩负荷过渡过程性能。

因此有必要分析彭水水电机组在下游高尾水位、低水头下甩负荷过渡过程调保计算是否满足要求。

表1调保计算仿真结果2.3机组稳定性2.3.1机组振动摆度分析通过查询对彭水水电站各台机组全水头段稳定性结果，60m以下区域随着水头的下降，振动摆度较大区变幅不明显，但低于52m时，机组摆度略有上升趋势。

变尾水位分析结果表明，相同水头下，高尾水位(218m≤H下)，220MW以下负荷区间，将出现摆度明显上升情况。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性1. 引言1.1 水泵水轮机的概念水泵水轮机是一种将液态或气态流体的动能转换成机械能的设备，广泛应用于工业生产和生活中。

水泵水轮机通过叶轮的旋转来输送流体或驱动发电机转动，是水利工程和能源领域的重要设备。

水泵水轮机的概念可以追溯到古代，古埃及人利用简单的水车来灌溉土地。

随着工业革命的发展，水泵水轮机逐渐演变成现代化的设备，可实现高效输送流体和发电。

现代水泵水轮机通常包括水泵和水轮机两部分。

水泵负责将流体从低压区域输送至高压区域，水轮机则利用流体动能驱动发电机发电。

水泵水轮机在供水、排水、发电等方面发挥着不可替代的作用。

水泵水轮机的设计和运行效率直接受内部流动及水力特性影响。

研究水泵水轮机内部流动及水力特性对于提高设备效率、减少能源消耗具有重要意义。

接下来将详细探讨水泵水轮机内部流动及水力特性的影响因素、研究方法以及优化技术。

【内容结束】.1.2 内部流动及水力特性的重要性内部流动及水力特性在水泵水轮机中起着至关重要的作用。

内部流动指的是在水泵水轮机内部传递水流的情况，其流动状态直接影响着设备的性能和效率。

水力特性则是指水在水泵水轮机内的特定工况下的流动特性，包括压力、速度、流量等参数。

了解和研究水泵水轮机内部流动及水力特性，不仅可以提高设备的工作效率和性能，还可以减少能源消耗，降低成本，延长设备的使用寿命。

通过深入研究水泵水轮机内部流动及水力特性，可以掌握设备的工作机理，为设备的设计、制造和运行提供科学依据。

关注和研究水泵水轮机内部流动及水力特性具有重要的理论意义和实践价值，对于提高水泵水轮机的性能和可靠性具有积极的促进作用。

2. 正文2.1 水泵水轮机的工作原理水泵水轮机是一种将水能转换为机械能或电能的设备，通常被用于水力发电或水资源利用。

其工作原理主要包括两部分：水泵和水轮机。

水泵的作用是将水由低水头处抽送至高水头处，通常通过机械叶轮的旋转来增加水的动能，从而提高水的流速和水压。

积石峡水电站低水头低负荷工况下的运行分析摘要：水轮发电机设计是在正常水位下运行为前提，阐述了水轮发电机在未达到设计水位时，易出现的问题，从水力学、水轮机特性分析了低水头、低负荷对水轮机的影响，针对积石峡电站低水头运行，提出了一些防范措施。

关键词：水轮发电机低水位低负荷积石峡水电站是青海黄河上游境内的第五座大型水电站，装机容量3*340MW，挡水建筑物为混泥土面板堆石坝，最大坝高103米，水库为中型水库，库容约2.94亿立方米；额定水头66米，最小水头59.2米。

电站于2010年实现3台机组全部投产发电。

由于当时处于施工期，挡水工程尚未竣工，库区移民也未完成全部搬迁，至今依然没有达到额定水头，造成机组长期处于低水头运行，机组所带负荷往往偏低。

这种低水头、低出力（以下简称“两低”）的运行状况对电站的出力、发电量及运行费用等水利综合利用效益产生重大影响，更严重的是可能危及到电站的设备和水利工程的安全。

一、“两低”运行工况使汽蚀破坏程度加深汽蚀是水动力学中一普遍现象，是水电站运行中突出的技术难题，严重影响水轮机的工作稳定性。

汽蚀的破坏程度与水轮机运行工况有关，在设计工况（即最优工况）下，叶片出口边水流绝对速度V2与圆周方向速度“U2”（“U2”的方向与n相同）垂直，其VU2=0，如图所示。

此时水轮机的运行工作稳定性好，无力摆动，也没有超出规范的振动、噪音和压力脉动。

在变工况尤其是“两低”工况运行时，由于水流相对速度W2方向不变，而数值减少为W’2导致U2减少，出口绝对速度出现较大的圆周分量Vu2。

由于Vu2的存在，使水流在转轮出口后产生旋转，顺着尾水管壁排向下游；Vu2越大，水流所受的离心里越大，沿半径方向，半径大水流压力大，尾水管中心压最小。

由于汽化的物理现象，组成汽蚀核的空气从水中析出，产生由汽泡组成的旋转真空涡带，即空腔汽蚀，真空涡带以一定频率周期扫射尾水管管壁，实际瞬间出现的最大汽蚀系数将增加30%-40%使管壁发生汽蚀侵蚀。