本發(fā)明涉及一種封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦裝置及其方法,屬于泵站工程設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

開(kāi)敞式進(jìn)水池是供水泵吸水管吸水的構(gòu)筑物，具有自由水面，通常用于中小型泵站。封閉式進(jìn)水池是在開(kāi)敞式進(jìn)水池水泵梁的位置設(shè)置一道混凝土蓋板，將開(kāi)敞式進(jìn)水池封閉起來(lái)。這種改造方法的優(yōu)點(diǎn)是使進(jìn)水池沒(méi)有自由水面，不會(huì)因?yàn)樽杂伤娌▌?dòng)和池內(nèi)流動(dòng)紊亂引發(fā)表面渦。封閉式進(jìn)水池雖然避免了可能發(fā)生的表面渦的危害，但是對(duì)于進(jìn)水池內(nèi)出現(xiàn)的另一種有害渦——附壁渦的防治作用不明顯。封閉式進(jìn)水池中附壁渦產(chǎn)生后，使得進(jìn)水池內(nèi)水流脈動(dòng)加劇，有可能引起多種有害的低頻水力振動(dòng)，極易導(dǎo)致泵房及其附近設(shè)施發(fā)生共振，危及整個(gè)泵站運(yùn)行安全。

開(kāi)敞式進(jìn)水池內(nèi)常用的附壁渦防治方法有設(shè)置后隔板、后墻隔板等措施。但由于封閉式進(jìn)水池內(nèi)流速較大，傳統(tǒng)的開(kāi)敞式進(jìn)水池消渦措施并不適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供能夠能夠有效消除封閉式進(jìn)水池后壁附壁渦的一種封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦裝置及其方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦裝置，包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管，所述封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、封閉式進(jìn)水池后壁、封閉式進(jìn)水池頂板、封閉式進(jìn)水池底板，所述吸水管置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管，喇叭管上設(shè)有喇叭口；其特征是：所述喇叭管后方兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有第二方形立柱、第三方形立柱，第二方形立柱、第三方形立柱的中心距封閉式進(jìn)水池后壁的長(zhǎng)度均為喇叭口直徑的0.553倍，第二方形立柱中心距靠近第二方形立柱一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的距離為喇叭口直徑的0.334倍，第三方形立柱中心距靠近第三方形立柱一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的距離為喇叭口直徑的0.334倍；

所述喇叭管的正后方設(shè)有第一方形立柱，第一方形立柱的中心距封閉式進(jìn)水池后壁的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.25倍。

所述第一方形立柱的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.2倍，高度為喇叭口直徑的2.5倍。

所述第二方形立柱、第三方形立柱的邊長(zhǎng)均為喇叭口直徑的0.267倍，高度均為喇叭口直徑的1.667倍。

一種封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦方法，其特征是：包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管，封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、封閉式進(jìn)水池后壁、封閉式進(jìn)水池頂板、封閉式進(jìn)水池底板，吸水管置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管，喇叭管上設(shè)有喇叭口；喇叭管后方兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝有第二方形立柱、第三方形立柱，第二方形立柱、第三方形立柱的中心距封閉式進(jìn)水池后壁的長(zhǎng)度均為喇叭口直徑的0.553倍，第二方形立柱中心距靠近第二方形立柱一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的距離為喇叭口直徑的0.334倍，第三方形立柱中心距靠近第三方形立柱一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的距離為喇叭口直徑的0.334倍；所述喇叭管的正后方設(shè)有第一方形立柱，第一方形立柱的中心距封閉式進(jìn)水池后壁的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.25倍；

水流流入封閉式進(jìn)水池時(shí)，通過(guò)在喇叭管后方兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝的第二方形立柱、第三方形立柱，封閉式進(jìn)水池兩側(cè)的靠近封閉式進(jìn)水池側(cè)壁處易產(chǎn)生漩渦的空間被第二方形立柱、第三方形立柱填補(bǔ)，水流經(jīng)過(guò)第二方形立柱、第三方形立柱后，在第二方形立柱、第三方形立柱的立柱棱邊處發(fā)生流動(dòng)分離，改變了水流原本的流動(dòng)狀態(tài)，加劇了第二方形立柱、第三方形立柱周?chē)鲗铀鞯哪芰拷粨Q強(qiáng)度；在喇叭管正后方設(shè)置的第一方形立柱，分隔封喇叭管后方水流，使得水流分別從兩側(cè)經(jīng)喇叭口流入喇叭管、吸水管，避免了后方水流相互干擾、產(chǎn)生漩渦，實(shí)現(xiàn)消渦目的。

所述第一方形立柱的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.2倍，高度為喇叭口直徑的2.5倍。

所述第二方形立柱、第三方形立柱的邊長(zhǎng)均為喇叭口直徑的0.267倍，高度均為喇叭口直徑的1.667倍。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)合理、方法先進(jìn)科學(xué)，通過(guò)本發(fā)明，將兩根方形立柱（第二方形立柱、第三方形立柱）對(duì)稱(chēng)安裝在封閉式進(jìn)水池喇叭管后方，第二方形立柱、第三方形立柱中心距封閉式進(jìn)水池后壁0.553d（d為喇叭口直徑），第二方形立柱、第三方形立柱中心距封閉式進(jìn)水池側(cè)壁0.334d。第二方形立柱、第三方形立柱的邊長(zhǎng)均為0.267d，高度均為1.667d。一根方形立柱（第一方形立柱）布置喇叭管的正后方，第一方形立柱長(zhǎng)0.2d，高2.5d，第一方形立柱中心距封閉式進(jìn)水池后壁0.25d。

通過(guò)在封閉式進(jìn)水池兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩根方形立柱（第二方形立柱、第三方形立柱），封閉式進(jìn)水池兩側(cè)易產(chǎn)生漩渦的空間被立柱填補(bǔ)，水流經(jīng)過(guò)立柱后，在立柱（第二方形立柱、第三方形立柱）的棱邊處發(fā)生流動(dòng)分離，水體被打散，改變了水流原本的流動(dòng)狀態(tài)，各層水流能量交換，加劇了第二方形立柱、第三方形立柱周?chē)鲗铀鞯哪芰拷粨Q強(qiáng)度。在喇叭管正后方設(shè)置一根方形立柱（第一方形立柱），分隔封喇叭管后方水流，使得水流分別從兩側(cè)流入喇叭管，避免后方水流相互干擾、產(chǎn)生漩渦，實(shí)現(xiàn)消渦目的。

綜上，本發(fā)明的目的是針對(duì)封閉式進(jìn)水池內(nèi)后壁易產(chǎn)生漩渦的區(qū)域，發(fā)明封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦方法，這種方法將三根方形立柱布置封閉式進(jìn)水池喇叭管后方。所布置的方形立柱根據(jù)封閉式進(jìn)水池的幾何尺寸采用對(duì)應(yīng)的高度和邊長(zhǎng)，能夠有效消除封閉式進(jìn)水池后壁附壁渦。

本發(fā)明運(yùn)用流體力學(xué)原理、空間幾何學(xué)和泵站進(jìn)水池設(shè)計(jì)理論，對(duì)封閉式進(jìn)水池附壁渦防治的創(chuàng)新，用立柱填補(bǔ)出現(xiàn)漩渦位置的水體，打散水體，使水體重新組合，減小水流的渦量速度，從而達(dá)到防治封閉式進(jìn)水池附壁渦發(fā)生的作用。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)上合理、簡(jiǎn)單并且科學(xué)，是基于流體力學(xué)原理、空間幾何學(xué)和泵站進(jìn)水池設(shè)計(jì)理論，對(duì)封閉式進(jìn)水池防治渦措施的創(chuàng)新，所述方形立柱，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，布置方式，使封閉式進(jìn)水池易發(fā)生旋渦的區(qū)域水體被打散，重新進(jìn)行能量交換，獲得更平順的流態(tài)，進(jìn)而抑制旋渦的產(chǎn)生。

當(dāng)前，隨著國(guó)家大中型灌區(qū)改造和泵站更新改造的實(shí)施，面廣量大的已建的泵站面臨檢修維護(hù)困難、安全運(yùn)行問(wèn)題嚴(yán)重的局面，可將其進(jìn)水池形式改造成封閉式進(jìn)水池；隨著開(kāi)敞式進(jìn)水池向封閉式進(jìn)水池發(fā)展，拓展封閉式進(jìn)水池穩(wěn)定運(yùn)行范圍，提高封閉式進(jìn)水池防渦消渦能力顯得十分必要，這將會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明俯視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明主視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1喇叭管、2封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、3封閉式進(jìn)水池后壁、4第二方形立柱、5第一方形立柱、6第三方形立柱、7封閉式進(jìn)水池頂板、8封閉式進(jìn)水池底板、9吸水管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

一種封閉式進(jìn)水池后壁方形立柱消渦裝置，包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管9，封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2、封閉式進(jìn)水池后壁3、封閉式進(jìn)水池頂板7、封閉式進(jìn)水池底板8，吸水管9置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管1，喇叭管1上設(shè)置有喇叭口，水流經(jīng)喇叭口進(jìn)入喇叭管1；在喇叭管1后方兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝第二方形立柱4、第三方形立柱6，第二方形立柱4、第三方形立柱6的中心距封閉式進(jìn)水池后壁3的長(zhǎng)度均為喇叭口直徑的0.553倍，第二方形立柱4中心距靠近第二方形立柱4一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2的距離為喇叭口直徑的0.334倍，第三方形立柱6中心距靠近第三方形立柱6一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2的距離為喇叭口直徑的0.334倍，且第二方形立柱4、第三方形立柱6的邊長(zhǎng)均為喇叭口直徑的0.267倍，高度均為喇叭口直徑的1.667倍。

在喇叭管1的正后方設(shè)置第一方形立柱5，第一方形立柱5的中心距封閉式進(jìn)水池后壁的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.25倍，第一方形立柱5的長(zhǎng)度為喇叭口直徑的0.2倍，高度為喇叭口直徑的2.5倍。

水流流入封閉式進(jìn)水池時(shí)，通過(guò)在喇叭管1后方兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝的第二方形立柱4、第三方形立柱6，封閉式進(jìn)水池兩側(cè)的靠近封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2處易產(chǎn)生漩渦的空間被第二方形立柱4、第三方形立柱6填補(bǔ)，水流經(jīng)過(guò)第二方形立柱4、第三方形立柱6后，在第二方形立柱4、第三方形立柱6的立柱棱邊處發(fā)生流動(dòng)分離，改變了水流原本的流動(dòng)狀態(tài)，加劇了第二方形立柱4、第三方形立柱6周?chē)鲗铀鞯哪芰拷粨Q強(qiáng)度；在喇叭管1正后方設(shè)置的第一方形立柱5，分隔封喇叭管1后方水流，使得水流分別從兩側(cè)經(jīng)喇叭口流入喇叭管1、吸水管9，避免了后方水流相互干擾、產(chǎn)生漩渦，實(shí)現(xiàn)消渦目的。

我們可以設(shè)定d為喇叭口直徑，在本實(shí)施例中，兩根方形立柱（第二方形立柱4、第三方形立柱6）對(duì)稱(chēng)安裝在封閉式進(jìn)水池喇叭管1后方，第二方形立柱4、第三方形立柱6中心距封閉式進(jìn)水池后壁長(zhǎng)度均為0.553d，第二方形立柱4中心距離靠近第二方形立柱4一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的長(zhǎng)度為0.334d，第三方形立柱6中心距離靠近第三方形立柱6一側(cè)封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的長(zhǎng)度為0.334d。兩根方形立柱（第二方形立柱4、第三方形立柱6）的邊長(zhǎng)均為0.267d，高度均為1.667d。一根方形立柱（第一方形立柱5）布置喇叭管1的正后方，第一方形立柱5長(zhǎng)為0.2d，第一方形立柱5高為2.5d，第一方形立柱5中心距封閉式進(jìn)水池后壁0.25d。