[發明專利]一種水力性能優異的鐘形進水流道及其應用方法

有效

• 申請號: 201410583895.6
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104373387A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 陸林廣;徐磊;陸偉剛;李亞楠;王海
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F04D29/54
• 分類號: F04D29/54
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本發明屬于水利工程泵站技術領域，具體涉及一種水力性能優異的鐘形進水流道及其應用方法，主要用于指導廣大工程技術人員設計水力性能優異的鐘形進水流道，可保證每座泵站鐘形進水流道的設計質量，對于確保大中型泵站的安全、穩定和高效運行具有重要意義。

背景技術

鐘形進水流道是大中型低揚程立式泵站應用較多的進水流道，特別適用于地基條件較差、不適于深挖方的泵站，其作用是引導水流在從前池流向水泵葉輪室的過程中有序轉向和均勻加速，為水泵葉輪室進口提供符合要求的流態。設計水力性能優異的鐘形進水流道是保證水泵安全、穩定和高效運行的必要條件。鐘形進水流道三維形體復雜，其設計方法長期以來采用傳統的幾何作圖法，與鐘形進水流道內水流的三維湍流流動情況嚴重脫節，所設計的流道不能滿足水泵葉輪對進水流場的要求，有時甚至會導致流道內產生渦帶，嚴重影響水泵機組的穩定運行。

發明內容

本發明的目的是提供一種水力性能優異的鐘形進水流道及其應用方法。應用本發明得到的鐘形進水流道水流轉向有序，流道內無有害流態，水力性能優異，可為水泵葉輪室進口提供符合要求的流態。

本發明的第一個目的是通過以下技術方案實現的，一種水力性能優異的鐘形進水流道，其沿水流方向設有直線進口段、鐘形轉向段和圓臺整流段3個段，各段具有不同的幾何特征和作用；在直線進口段內設置中隔墩，在鐘形轉向段內設置導水圓臺；

所述鐘形進水流道的各幾何尺寸以相對值表示(以水泵葉輪直徑D為基準值，D的單位為m，下同)，其長度L為4.1D、進口寬度B₁為2.85D、高度H為1.4D；所述直線進口段位于所述鐘形進水流道的最前端，其內部設有中隔墩，流道上、下邊線和平面形線均為直線，斷面形狀為矩形，長度L_jk為3.07D、進口寬度B₁為2.85D、進口高度H₁為1.52D、底邊傾角β為5°、進口頂板圓弧半徑R＝0.25D+0.2m，所述中隔墩的長度L_g為2.5D、厚度B_g＝0.174D+0.191m、頭部圓弧半徑R_g1＝0.48D、尾部圓弧半徑R_g2＝2.86D，其過流通道由流道內壁和中隔墩外壁構成，該段的作用是引導水流從泵站前池進入流道，同時滿足泵房上部結構布置的要求；

所述鐘形轉向段位于直線進口段之后，其特征是上部形狀為鐘形、下部為平底、平面形狀為蝸殼形，其內部設有導水圓臺，該段長度L_zx為1.89D、高度H_zx為0.97D、進口寬度B₂為2.85D、進口高度H₂為0.91D，所述導水圓臺的底部直徑D_d為1.32D、上部直徑D_s為1.1D_L(D_L為水泵葉輪輪轂體葉輪室進口斷面的直徑，D_L的單位為m，下同)、高度H_zx為0.97D，其過流通道由流道內壁和導水圓臺外壁構成，為準確表達該段的三維形體，提供了該段鐘形曲線、平面蝸殼形曲線和導水圓臺曲線的極坐標表示圖及數據表，鐘形曲線的數據表包括坐標點編號、角度α_zi和半徑R_zi，平面蝸殼曲線的數據表包括坐標點編號、角度α_wi和半徑R_wi，導水圓臺曲線的數據表包括坐標點編號、角度α_di和半徑R_di，該段的作用是引導水流有序地作90°轉向和加速，并保證在此過程中不發生有害流態；

所述圓臺整流段位于鐘形轉向段之后，其特征是過流通道由流道內壁和圓臺外壁構成，其內、外壁的母線形狀為直線，其高度H_zl＝0.1065D+0.4367m、出口的內壁直徑D_n2和外壁直徑D_w2分別為0.88D和D_L，其進口內壁直徑D_n1為0.94D、進口外壁直徑為D_w1，D_w1與導水圓臺的上部直徑D_s相等，該段的作用是對流向水泵葉輪室的水流作最后的調整和加速，以保證水流均勻地進入葉輪室。

本發明的第二個目的是通過以下技術方案實現的，一種水力性能優異的鐘形進水流道的應用方法，包括以下步驟：