[發明專利]一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置及其方法

在審

• 申請號: 202310561646.6
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116498598A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 袁銘斌;焦偉軒;張洪銀;成立;田欣怡;劉明昌;王子文;李準;曹惟偉;虞政翰
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40;F04D29/66;F04D5/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發明涉及一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置及其方法，包括安裝在燈泡貫流泵上的燈泡體、導葉段、葉輪，導葉段與燈泡體連接；所述燈泡體的壁面上設有導流柵條，導流柵條起始于燈泡體與導葉段連接處，起始點為燈泡體與導葉段連接處的截面0°處；以該點為起點，二維斐波那契螺旋線映射在燈泡體上，作為導流柵條構建基準，順著葉輪轉動方向構建導流柵條。通過本發明，有效的阻止燈泡貫流泵裝置燈泡體后部紊流場的形成，從而抑制紊流場中不良流態的發生和發展，提高噴水推進泵裝置運行效率。

技術領域

本發明涉及一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置及其方法，屬于水利工程技術領域。

背景技術

燈泡貫流泵具有流量大，效率高，水力性能優的特點，南水北調工程有多組泵站采用燈泡貫流泵，金湖站、淮安三站、淮陰三站、泗洪站、藺家壩站都采用了燈泡貫流泵機組，燈泡貫流泵結構復雜，各過流部件對于泵組水力性能有著較大的影響。特別地，在燈泡貫流泵燈泡體后部，會產生大范圍的紊流區域，影響泵裝置正常運行，降低泵裝置揚程和效率。

為有效抑制燈泡體后部紊流區的產生，提高泵裝置在運行工況下揚程和效率，提高泵站運行安全穩定性。目前已有相關專利涉及相關措施：授權發明專利CN115898956A公開了一種基于仿生學優化的新型燈泡體結構及其優化燈泡體處流態的方法。該專利涉及一種基于仿生學優化的新型燈泡體結構及其優化燈泡體處流態的方法，包括燈泡體主體，燈泡體主體包括中部圓柱體以及尾部圓臺體；所述中部圓柱體四周安裝有若干中部鯊魚鰭狀導流裝置，每個中部鯊魚鰭狀導流裝置上開有2個第一貫穿圓孔；尾部圓臺體四周安裝有若干尾部鯊魚鰭狀導流裝置，每個尾部鯊魚鰭狀導流裝置上開有2個第二貫穿圓孔。該發明不會阻礙水流的正常流動，同時還能夠起到導流整流作用，對燈泡體前部處的水流也會起到進一步的約束作用，降低水流對燈泡體和流道壁面的沖擊作用。

目前，對于改善燈泡貫流泵內部流態的結構，在過流部件上加裝導流裝置的措施較多。現有針對改善燈泡貫流泵中燈泡體后部紊流場，并且能夠直接有效利用燈泡貫流泵流場中的環量的方法，暫無這方面專利公開。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置及其方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置，包括安裝在燈泡貫流泵上的燈泡體、導葉段、葉輪，導葉段與燈泡體連接；其特征是：

所述燈泡體的壁面上設有導流柵條，導流柵條起始于燈泡體與導葉段連接處，起始點為燈泡體與導葉段連接處的截面0°處；以該點為起點，二維斐波那契螺旋線映射在燈泡體上，作為導流柵條構建基準，順著葉輪轉動方向構建導流柵條。

設D_r為葉輪直徑，所述導流柵條高為0.02D_r，沿在燈泡體上的斐波那契螺旋線延伸到燈泡體尾部，距離尾部末端0.2D_r。

一種基于斐波那契螺旋曲線的燈泡貫流泵消渦導流裝置的消渦導流方法，其特征是：水流經過燈泡體時，消渦裝置的導流作用使得靠近燈泡體壁面水流與中心水流流速梯度減小，使得燈泡體段內水流流速均勻化，流場結構發生了改變，緩解邊界層分離現象的發生；另一方面，導流柵條以斐波那契螺旋線為基準，可以回收水流當中環量，將水流中的勢能轉化為壓能，有效的阻止燈泡貫流泵裝置燈泡體后部紊流場的形成，從而抑制紊流場中不良流態的發生和發展，提高噴水推進泵裝置運行效率。