由于其特有的結構特征，水泵水流機的結構在滿足水力設計的條件后，主要問題就是對轉輪葉片的應力控制和提高其抗疲勞性能。

混流式水泵水輪機組的轉輪由上冠、葉片和下環組成，葉片數量少，但長而薄，一般為6-10個，如績溪和陽蓄采用5+5長短葉片。葉片包角很大，過流通道狹長。隨著水泵水輪機應用水頭的提高，如敦化和陽江700m水頭段，轉輪變得十分扁平，外緣的圓周轉速很高，最高達到了112.6m/s。由于其特有的結構特征，水泵水流機的結構在滿足水力設計的條件后，主要問題就是對轉輪葉片的應力控制和提高其抗疲勞性能。

較高水頭水泵水輪機的轉輪由于其特有形狀，葉片所受作用力和常規水輪機葉片受力不同。常規水輪機的轉輪葉片高度大而流線長度小，各個葉片近似固結于上冠的平板，葉片所承受的作用力主要為水壓力所形成的彎曲應力，在飛逸時離心力部分抵消了這部分彎曲應力。

但是水泵水輪機特別是高水頭水泵水輪機的葉片較長，同時葉片的包角很大，與上冠和下環連接處較長，故葉片承受水壓力作用的彎曲力并不大，葉片應力主要由離心力形成。正常運行時，葉片上有水力負荷，一部分離心力被抵消，故葉片應力最小。作旋轉備用時因為葉片上水壓力小，應力反而大，甩負荷轉速上升時主要是離心力起作用，故應力最大。所以在飛逸條件下，離心力的影響特別突出。

由于水泵水輪機轉輪葉片與導葉之間的干擾大，造成葉片的動應力較常規機組要大。近年來，有限元方法已廣泛用于轉輪應力和變形的計算，在轉輪設計時，使葉片應力分布均勻不出現過度應力集中，并使轉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，有效避免共振現象的發生，使轉輪的動應力降低到材料的疲勞限度以下，以確保轉輪在使用壽命內周期性變動荷載下不產生任何裂紋、斷裂或有害變形。

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