水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于水利工程泵站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水 流道及其應(yīng)用方法，主要用于保證大中型斜式軸伸泵裝置進(jìn)水流道的水力設(shè)計(jì)質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 泵軸傾斜安裝的斜式軸伸泵裝置應(yīng)用于凈揚(yáng)程為（1~4)m的大中型泵站，斜式軸 伸泵裝置的泵軸相對(duì)于水平面的傾角隨泵站凈揚(yáng)程的增加而增加，泵軸傾角一般不宜大于 40°。斜式進(jìn)水流道與斜式軸伸泵配套使用，其作用是引導(dǎo)水流在從泵站前池流向水泵葉 輪室的過程中有序轉(zhuǎn)向和均勻收縮，為水泵葉輪室進(jìn)口提供保證葉輪正常工作的流態(tài)。設(shè) 計(jì)水力性能優(yōu)異的斜式進(jìn)水流道是保證泵站安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行的必要條件。斜式進(jìn)水 流道傳統(tǒng)的水力設(shè)計(jì)方法采用基于一維理論的"平均流速法"，采用該方法所得結(jié)果與斜式 進(jìn)水流道內(nèi)實(shí)際的三維湍流流動(dòng)差別很大，所設(shè)計(jì)的進(jìn)水流道不能滿足水泵葉輪對(duì)葉輪室 進(jìn)口流場(chǎng)的要求，嚴(yán)重影響到泵站的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述傳統(tǒng)方法的缺陷，采用基于三維湍流流動(dòng)數(shù)值模 擬的優(yōu)化水力設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研宄，提供了水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，用以確保系 列斜式進(jìn)水流道的水力性能優(yōu)異，實(shí)現(xiàn)泵站安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行的目標(biāo)。
[0004] 本實(shí)用新型目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流 道，將斜式軸伸泵裝置的泵軸傾角分為15°、20°、25°、30°、35°和40°等6檔，與這6 檔傾角的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道相應(yīng)地分為6種，形成系列斜式進(jìn)水流道； 該系列中每一種斜式進(jìn)水流道均由沿水流方向設(shè)置的直線段、彎曲段和圓臺(tái)段組成；直線 段的斷面形狀為矩形，彎曲段的斷面形狀由進(jìn)口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形，圓臺(tái)段的斷面 形狀為圓形；直線段內(nèi)設(shè)有中隔墩；提供系列斜式進(jìn)水流道的立面圖（含斷面位置線）、平 面展開圖（含斷面位置線）和斷面數(shù)據(jù)表；系列斜式進(jìn)水流道的尺寸均采用以水泵葉輪 直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值表示；所述6種斜式進(jìn)水流道的直線段長(zhǎng)度U、進(jìn)口斷面寬度& 及高度氏、進(jìn)口頂板圓弧半徑R的尺寸相等，其值分別為 ：L1= 1. 63D、B 2. 56D、H 1 = 1.69D、R = 0.2ro+0.2m;所述系列中與 15。、20°、25°、30°、35° 和 40。等 6 檔傾角對(duì) 應(yīng)的6種斜式進(jìn)水流道彎曲段的高度H2分別為0. 872D、0. 879D、0. 889D、0. 899D、0. 912D和 0? 927D，彎曲段的長(zhǎng)度 L2分別為 1. 398D、1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D 和 1. 499D ;所述 6 種斜式進(jìn)水流道的圓臺(tái)段高度H3、進(jìn)口直徑Di、出口直徑D2的尺寸相等，其值分別為：H 3 = 0. 11D+0. 45111^= 1. 03D、D 2= 0. 98D ;所述6種斜式進(jìn)水流道中隔墩的長(zhǎng)度L g、厚度Bg、頭 部圓弧半徑Rgl、尾部圓弧半徑R g2的尺寸相等，其值分別為：L g= 1. 60D、B g= 0. 17D+0. 2m、 Rgl= 0? 3D、R g2= 3D ;
[0005] 進(jìn)一步地，所述系列斜式進(jìn)水流道的三維形體提供斷面位置圖和斷面數(shù)據(jù)表，所 述數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線坐標(biāo)（UD、縱剖面下邊線坐標(biāo)（X 2，Y2)、斷面高 度Hw、斷面寬度&和斷面形狀由矩形漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw。
[0006] 水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將斜式軸伸泵裝置的泵軸傾角分為15°、20°、25°、30°、35°和40°等6 檔，與這6檔傾角的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道相應(yīng)地分為6種，形成系列斜式 進(jìn)水流道；該系列中每一種斜式進(jìn)水流道均由直線段、彎曲段和圓臺(tái)段組成；直線段的斷 面形狀為矩形，彎曲段的斷面形狀由進(jìn)口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形，圓臺(tái)段的斷面形狀為 圓形；直線段內(nèi)設(shè)有中隔墩；提供系列斜式進(jìn)水流道的立面圖（含斷面位置線）、平面展開 圖（含斷面位置線）和斷面數(shù)據(jù)表；系列斜式進(jìn)水流道的尺寸均采用以水泵葉輪直徑D為 基準(zhǔn)值的相對(duì)值表示；所述6種斜式進(jìn)水流道的直線段長(zhǎng)度Q、進(jìn)口斷面寬度&及高度 氏、進(jìn)口頂板圓弧半徑R的尺寸相等，其值分別為4= 1. 63D、B 2. 56D、H 1. 69D、R = 0.2ro+0.2m;所述系列中與15°、20°、25°、30°、35°和40°等6檔傾角對(duì)應(yīng)的6種 斜式進(jìn)水流道彎曲段的高度H 2分別為0. 872D、0. 879D、0. 889D、0. 899D、0. 912D和0. 927D， 彎曲段的長(zhǎng)度。分別為 1. 398D、1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D 和 1. 499D ;所述 6 種 斜式進(jìn)水流道的圓臺(tái)段高度H3、進(jìn)口直徑Di、出口直徑D2的尺寸相等，其值分別為：H 3 = 0. 11D+0. 45111^= 1. 03D、D 2= 0. 98D ;所述6種斜式進(jìn)水流道中隔墩的長(zhǎng)度L g、厚度Bg、頭 部圓弧半徑Rgl、尾部圓弧半徑R g2的尺寸相等，其值分別為：L g= 1. 60D、B g= 0. 17D+0. 2m、 Rgl= 0? 3D、R g2= 3D ;
[0008] 進(jìn)一步地，提供所述系列斜式進(jìn)水流道的斷面位置圖和斷面數(shù)據(jù)表，所述數(shù)據(jù)表 中的數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線坐標(biāo)（&，I)、縱剖面下邊線坐標(biāo)（X 2, Y2)、斷面高度扎、斷 面寬度Bw和斷面過渡圓半徑R w;
[0009] (2)根據(jù)擬應(yīng)用本實(shí)用新型的泵站的設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程H，按表1確定斜式軸伸泵裝置對(duì) 應(yīng)的泵軸傾角0 ;
[0010] 表1系列斜式進(jìn)水流道的序號(hào)和所對(duì)應(yīng)的泵站設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程及泵軸傾角
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，與泵軸傾角分別為15°、20°、 25°、30°、35°和40°的斜式軸伸泵配套使用的6種斜式進(jìn)水流道，形成系列斜式進(jìn)水 流道；所述系列斜式進(jìn)水流道中的每一種斜式進(jìn)水流道均包括沿水流方向設(shè)置的直線段 (1)、彎曲段⑵和圓臺(tái)段（3)，直線段⑴內(nèi)設(shè)有中隔墩（4); 所述系列斜式進(jìn)水流道的尺寸均采用以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值表示： 所述直線段（1)位于彎曲段（2)進(jìn)口斷面之前，直線段（1)是泵站前池和彎曲段（2) 之間的過渡段，其作用是消除泵站前池來流中的橫向流速，直線段的斷面形狀為矩形，所述 6種斜式進(jìn)水流道的直線段長(zhǎng)度U、進(jìn)口斷面寬度&及高度Hi、進(jìn)口頂板圓弧半徑R的尺寸 相等，其值分別為1. 63D、Bf2. 56D、Hi= 1. 69D、R= 0? 25D+0. 2m; 所述彎曲段的斷面形狀由進(jìn)口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形，彎曲段（2)的作用是使水流 進(jìn)行有序轉(zhuǎn)向和均勻加速，所述6種斜式進(jìn)水流道彎曲段的高度H2分別為0. 872D、0. 879D、 0. 889D、0. 899D、0. 912D和0. 927D，所述6種斜式進(jìn)水流道彎曲段的長(zhǎng)度L2分別為1. 398D、 1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D和 1. 499D; 所述圓臺(tái)段（3)位于彎曲段（2)出口斷面之后，其作用是對(duì)從彎曲段（2)流出的水流 作最后的調(diào)整，使其均勻、順直地流向水泵葉輪室進(jìn)口，圓臺(tái)段的斷面形狀為圓形，所述6 種斜式進(jìn)水流道的圓臺(tái)段高度H3、進(jìn)口直徑Di、出口直徑D2的尺寸相等，其值分別為：H3 = 0. 11D+0. 45m、Di= 1. 03D、D2= 0. 98D; 所述6種斜式進(jìn)水流道中隔墩（4)的長(zhǎng)度Lg、厚度Bg、頭部圓弧半徑Rgl、尾部圓弧半徑Rg2的尺寸相等，其值分別為：Lg= 1.60D、Bg= 0? 17D+0.2m、Rgl= 0.3D、Rg2= 3D。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述對(duì)應(yīng)泵軸 傾角為15°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標(biāo)（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2，Y2)、斷面高度心、斷面寬度Bw和斷面形狀由矩形 漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為15°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表1，表1中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表1對(duì)應(yīng)泵軸傾角為15°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述對(duì)應(yīng)泵軸 傾角為20°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標(biāo)（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2，Y2)、斷面高度心、斷面寬度Bw和斷面形狀由矩形 漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為20°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表2,表2中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表2對(duì)應(yīng)泵軸傾角為20°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述對(duì)應(yīng)泵軸 傾角為25°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標(biāo)（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2，Y2)、斷面高度心、斷面寬度Bw和斷面形狀由矩形 漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為25°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表3,表3中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表3對(duì)應(yīng)泵軸傾角為25°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述與泵軸傾 角30°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5)坐標(biāo) (&，I)、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2,Y2)、斷面高度&、斷面寬度&和斷面形狀由矩形漸變 為圓形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為30°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表4,表4中數(shù)據(jù) 是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表4對(duì)應(yīng)泵軸傾角為30°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
o
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述對(duì)應(yīng)泵軸 傾角為35°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標(biāo)（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2，Y2)、斷面高度心、斷面寬度Bw和斷面形狀由矩形 漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為35°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表5,表5中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表5對(duì)應(yīng)泵軸傾角為35°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
o
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，其特征是，所述對(duì)應(yīng)泵軸 傾角為40°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標(biāo)（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標(biāo)（X2，Y2)、斷面高度心、斷面寬度Bw和斷面形狀由矩形 漸變?yōu)閳A形的過渡圓半徑Rw，對(duì)應(yīng)泵軸傾角為40°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)見表6,表6中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準(zhǔn)值的相對(duì)值， 表6對(duì)應(yīng)泵軸傾角為40°的斜式進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表
o
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了水力性能優(yōu)異的系列斜式進(jìn)水流道，屬于水利工程泵站技術(shù)領(lǐng)域。提供與傾角為15°、20°、25°、30°、35°和40°的斜式軸伸泵配套使用的6種斜式進(jìn)水流道的立面圖（含斷面位置線）、平面展開圖（含斷面位置線）和斷面數(shù)據(jù)表；根據(jù)擬應(yīng)用本實(shí)用新型的泵站的設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程，確定對(duì)應(yīng)的斜式進(jìn)水流道；將所確定的斜式進(jìn)水流道數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)乘以擬應(yīng)用本實(shí)用新型的泵站的水泵葉輪直徑進(jìn)行換算，即可得該泵站斜式進(jìn)水流道的尺寸；換算后的流道水流轉(zhuǎn)向有序、收縮均勻、水頭損失小、水力性能優(yōu)異。本實(shí)用新型實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用方便，對(duì)保證斜式進(jìn)水流道的設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保泵站的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行具有重要意義。
【IPC分類】F04D29-40
【公開號(hào)】CN204476864
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520042189
【發(fā)明人】陸林廣, 徐磊, 陸偉剛, 王海, 李亞楠, 練遠(yuǎn)洋, 施克鑫
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日