1.1 水力稳定性的含义

在运动学和数学的范畴内，“稳定性”的定义是：物体受扰动后，如果能逐渐恢复到平衡位置，它就是稳定的，在数学（函数）上收敛；如果物体受扰动后，偏离平衡位置越来越远，它就是不稳定的，在数学上发散。

就一般意义而言，“稳定性”还有更广泛的含义。例如，水力稳定性是指水流状态是否随时间而变化的情况。如果水流状态不随时间变化，水流就是稳定的；如果变化比较小，就是比较稳定的；变化比较大并引起其他的问题或故障，就是不稳定的。但是，水力稳定性又具有相对的意义。如果某种水流状态的出现和变化是有规律的，例如混流式水轮机的常规压力脉动，它们随水轮机工况的变化而出现和变化的情况，乃至于它们的频率和幅值都是相当稳定的，就是说，不稳定现象的出现和变化规律是稳定的，这也是稳定性的一种表现和含义。

本书笔者认为，从水电工程或水力机械工程实际上来说，水力稳定性是指水轮机流道中水流的压力脉动，通常与水轮发电机组的振动或振动稳定性联系在一起：引起比较强烈振动的，就是水力稳定性比较差，没有引起明显振动或者振动水平不超过规定值的，就是水力稳定性比较好。

从出现的规律性方面看，混流式水轮机的压力脉动，特别是已经投运的原型水轮机的压力脉动，例如部分负荷时的尾水管涡带压力脉动、低负荷区和大负荷区的随机性压力脉动，甚至包括异常压力脉动、暂态工况下的压力脉动等，它们的出现以及它们的压力脉动特性都是十分稳定的，这十分有利于对它们的分析和认识。当然，这并不是说它们对机组的稳定运行没有影响。

“振动稳定性”的工程含义通常是指机组的振动幅值的大小是否超过了规定的数值：超过了就是不稳定或不够稳定，长期这样运行可能不安全；反之，就是稳定和安全。因此，不论是水力稳定性还是振动稳定性都是对运行设备安全影响程度的一种描述。

如果没有特别说明，本书中所说的“水力稳定性”是指水轮机的压力脉动，两者通用并常常同时使用。与此相应的是，“振动稳定性”是指机组振动（包括大轴摆度）和振动水平的泛称。