水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于水利工程泵站技術領域，具體涉及水力性能優(yōu)異的系列斜式進水 流道及其應用方法，主要用于保證大中型斜式軸伸泵裝置進水流道的水力設計質量。
【背景技術】
[0002] 泵軸傾斜安裝的斜式軸伸泵裝置應用于凈揚程為（1~4)m的大中型泵站，斜式軸 伸泵裝置的泵軸相對于水平面的傾角隨泵站凈揚程的增加而增加，泵軸傾角一般不宜大于 40°。斜式進水流道與斜式軸伸泵配套使用，其作用是引導水流在從泵站前池流向水泵葉 輪室的過程中有序轉向和均勻收縮，為水泵葉輪室進口提供保證葉輪正常工作的流態(tài)。設 計水力性能優(yōu)異的斜式進水流道是保證泵站安全、穩(wěn)定和高效運行的必要條件。斜式進水 流道傳統(tǒng)的水力設計方法采用基于一維理論的"平均流速法"，采用該方法所得結果與斜式 進水流道內實際的三維湍流流動差別很大，所設計的進水流道不能滿足水泵葉輪對葉輪室 進口流場的要求，嚴重影響到泵站的安全、穩(wěn)定和高效運行。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的就是針對上述傳統(tǒng)方法的缺陷，采用基于三維湍流流動數(shù)值模 擬的優(yōu)化水力設計方法進行研宄，提供了水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，用以確保系 列斜式進水流道的水力性能優(yōu)異，實現(xiàn)泵站安全、穩(wěn)定和高效運行的目標。
[0004] 本實用新型目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流 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水流道相應地分為6種，形成系列斜式進水流道； 該系列中每一種斜式進水流道均由沿水流方向設置的直線段、彎曲段和圓臺段組成；直線 段的斷面形狀為矩形，彎曲段的斷面形狀由進口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形，圓臺段的斷面 形狀為圓形；直線段內設有中隔墩；提供系列斜式進水流道的立面圖（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；系列斜式進水流道的尺寸均采用以水泵葉輪 直徑D為基準值的相對值表示；所述6種斜式進水流道的直線段長度U、進口斷面寬度& 及高度氏、進口頂板圓弧半徑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 應的6種斜式進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 種斜式進水流道的圓臺段高度H3、進口直徑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種斜式進水流道中隔墩的長度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] 進一步地，所述系列斜式進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（UD、縱剖面下邊線坐標（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)異的系列斜式進水流道的應用方法，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水流道相應地分為6種，形成系列斜式 進水流道；該系列中每一種斜式進水流道均由直線段、彎曲段和圓臺段組成；直線段的斷 面形狀為矩形，彎曲段的斷面形狀由進口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形，圓臺段的斷面形狀為 圓形；直線段內設有中隔墩；提供系列斜式進水流道的立面圖（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；系列斜式進水流道的尺寸均采用以水泵葉輪直徑D為 基準值的相對值表示；所述6種斜式進水流道的直線段長度Q、進口斷面寬度&及高度 氏、進口頂板圓弧半徑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檔傾角對應的6種 斜式進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， 彎曲段的長度。分別為 1. 398D、1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D 和 1. 499D ;所述 6 種 斜式進水流道的圓臺段高度H3、進口直徑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種斜式進水流道中隔墩的長度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] 進一步地，提供所述系列斜式進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（&，I)、縱剖面下邊線坐標（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)擬應用本實用新型的泵站的設計凈揚程H，按表1確定斜式軸伸泵裝置對 應的泵軸傾角0 ;
[0010] 表1系列斜式進水流道的序號和所對應的泵站設計凈揚程及泵軸傾角
【主權項】
1. 水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，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種斜式進水流道，形成系列斜式進水 流道；所述系列斜式進水流道中的每一種斜式進水流道均包括沿水流方向設置的直線段 (1)、彎曲段⑵和圓臺段（3)，直線段⑴內設有中隔墩（4); 所述系列斜式進水流道的尺寸均采用以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值表示： 所述直線段（1)位于彎曲段（2)進口斷面之前，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種斜式進水流道的直線段長度U、進口斷面寬度&及高度Hi、進口頂板圓弧半徑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 進行有序轉向和均勻加速，所述6種斜式進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種斜式進水流道彎曲段的長度L2分別為1. 398D、 1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D和 1. 499D; 所述圓臺段（3)位于彎曲段（2)出口斷面之后，其作用是對從彎曲段（2)流出的水流 作最后的調整，使其均勻、順直地流向水泵葉輪室進口，圓臺段的斷面形狀為圓形，所述6 種斜式進水流道的圓臺段高度H3、進口直徑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種斜式進水流道中隔墩（4)的長度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)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，其特征是，所述對應泵軸 傾角為15°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為15°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表1，表1中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表1對應泵軸傾角為15°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表
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3.根據(jù)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，其特征是，所述對應泵軸 傾角為20°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為20°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表2,表2中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表2對應泵軸傾角為20°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表

4.根據(jù)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，其特征是，所述對應泵軸 傾角為25°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為25°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表3,表3中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表3對應泵軸傾角為25°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表
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5.根據(jù)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，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水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5)坐標 (&，I)、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為30°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表4,表4中數(shù)據(jù) 是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表4對應泵軸傾角為30°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表
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6.根據(jù)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，其特征是，所述對應泵軸 傾角為35°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為35°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表5,表5中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表5對應泵軸傾角為35°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表
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7.根據(jù)權利要求1所述水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，其特征是，所述對應泵軸 傾角為40°的斜式軸伸泵配套使用的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)包括流道縱剖面上邊線（5) 坐標（XpYj、縱剖面下邊線（6)坐標（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，對應泵軸傾角為40°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)見表6,表6中 數(shù)據(jù)是以水泵葉輪直徑D為基準值的相對值， 表6對應泵軸傾角為40°的斜式進水流道斷面數(shù)據(jù)表
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【專利摘要】本實用新型公開了水力性能優(yōu)異的系列斜式進水流道，屬于水利工程泵站技術領域。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)擬應用本實用新型的泵站的設計凈揚程，確定對應的斜式進水流道；將所確定的斜式進水流道數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)乘以擬應用本實用新型的泵站的水泵葉輪直徑進行換算，即可得該泵站斜式進水流道的尺寸；換算后的流道水流轉向有序、收縮均勻、水頭損失小、水力性能優(yōu)異。本實用新型實用性強、應用方便，對保證斜式進水流道的設計質量，確保泵站的安全、穩(wěn)定和高效運行具有重要意義。
【IPC分類】F04D29-40
【公開號】CN204476864
【申請?zhí)枴緾N201520042189
【發(fā)明人】陸林廣, 徐磊, 陸偉剛, 王海, 李亞楠, 練遠洋, 施克鑫
【申請人】揚州大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年1月21日