一種水力性能優(yōu)異的后置型臥式泵裝置進水流道及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利工程栗站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗 裝置進水流道及應(yīng)用方法，適用于指導(dǎo)工程技術(shù)人員設(shè)計高性能大流量栗站后置豎井式貫 流栗裝置、后置燈泡式貫流栗裝置、后置電機臥式軸伸栗裝置和后置臥式潛水栗裝置的進 水流道。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型低揚程栗站廣泛應(yīng)用于水資源配置、農(nóng)業(yè)排灌、水環(huán)境治理和城市排澇等許 多重要領(lǐng)域。設(shè)計揚程在3m以下的大流量栗站較多地采用了水力性能好的臥式栗裝置。臣卜 式栗裝置分為前置型和后置型兩種基本型式，每種基本型式又包括燈泡式、豎井式、軸伸式 和潛水栗式等多種型式。雖然不同型式的后置型臥式栗裝置的出水流道各具特點、差別很 大，需根據(jù)各種型式的不同特點對出水流道進行專門的設(shè)計，但它們的進水流道實際上具 有基本相同的條件和要求，可以進行統(tǒng)一的優(yōu)化水力設(shè)計和采用相同的應(yīng)用方法，以便進 一步提高進水流道的水力性能并為實現(xiàn)標準化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對上述問題，提供了一種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗裝置 進水流道及應(yīng)用方法。本發(fā)明的特征是:所提供的進水流道三維形體過流面通過基于CH)的 優(yōu)化水力設(shè)計研究方法得到;所述進水流道由進口直線段、曲線過渡段和出口圓臺段組成； 曲線過渡段的斷面形狀由進口的矩形漸變?yōu)槌隹诘膱A形;提供含曲線過渡段斷面位置的所 述進水流道立面示意圖、平面示意圖和斷面尺寸數(shù)據(jù)表;所述進水流道過流面的各幾何尺 寸均用以水栗葉輪直徑Do為基準的相對值表示，將相對值乘以栗站擬采用的水栗葉輪直徑 D0即可得該栗站進水流道實際需要的尺寸;所述進水流道主要幾何參數(shù)可在一定范圍內(nèi)進 行調(diào)整，以適應(yīng)不同栗站具有不同的流量、揚程及進水池水位的實際情況。應(yīng)用本發(fā)明得到 的后置型臥式栗裝置進水流道水流轉(zhuǎn)向有序、收縮均勻、流道水頭損失小，對于確保大流量 栗站安全、穩(wěn)定和高效運行具有重要意義。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案：
[0005] 1.-種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗裝置進水流道，該進水流道采用基于CFD的 優(yōu)化水力設(shè)計研究方法得到，經(jīng)測試證明其水力性能優(yōu)異，流道出口斷面的流速分布均勻 度和水流平均角度分別達到99.0%和88.9°，設(shè)計流量時的流道水頭損失僅為0.069m，已在 大流量栗站得到成功應(yīng)用；
[0006] 所述進水流道包括依次設(shè)置的進口直線段、曲線過渡段和出口圓臺段；曲線過渡 段的斷面形狀由進口斷面的矩形漸變?yōu)槌隹跀嗝娴膱A形;進口直線段內(nèi)設(shè)有中隔墩；
[0007] 所述進水流道各幾何尺寸均用以水栗葉輪直徑Do為基準的相對值表示；
[0008] 所述進口直線段的長度L蔑鍛=1.212D〇,底邊傾角β = 5°，進口斷面寬度B細雛□= 2.364D〇，進口斷面高度H麵雛ρ = 1.782D〇，進口頂板圓弧半徑Raoi販=0.8m;所述中隔墩的長 度Ιβ= 1.212D〇，寬度But= 0.8m，頭部圓弧半徑Riiiig鄕=0.4m，尾部圓弧半徑Rini·= 1.5m; [0009] 所述曲線過渡段的長度La搬=2.121Do,進口斷面寬度觸扣= 2.091Do,進口斷面 高度H過觸扣=1.554D〇;提供含曲線過渡段斷面位置的所述進水流道立面示意圖、平面示意 圖和斷面尺寸數(shù)據(jù)表;斷面尺寸包括各斷面的立面上邊線坐標(Xu，Yu)、立面下邊線坐標 (辦^￥2丄斷面高度1、斷面寬度1和過渡圓半徑1^，各斷面編號1及數(shù)據(jù)列于表1;
[0010]表1進水流道曲線過渡段斷面尺寸數(shù)據(jù)表
[0012] 所述出口圓臺段的長度L隱毅=0.394D〇,進口斷面直徑Di^獅=I=I .034D〇,出口斷面 直徑 D隱毅:Ba = 0 · 973D〇。
[0013] 2.-種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗裝置進水流道的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
[0014] (1)所述進水流道包括依次設(shè)置的進口直線段、曲線過渡段和出口圓臺段；曲線過 渡段的斷面形狀由進口斷面的矩形漸變?yōu)槌隹跀嗝娴膱A形;進口直線段內(nèi)設(shè)有中隔墩；
[0015] (2)所述進水流道各幾何尺寸均用以水栗葉輪直徑Do為基準的相對值表示；
[0016]所述進口直線段的長度L幾鍛=1.212D〇,底邊傾角β = 5°，進口斷面寬度Bis雛□= 2.364D〇，進口斷面高度H麵雛ρ = 1.782D〇，進口頂板圓弧半徑Raai販=0.8m;所述中隔墩的長 度Lpit= 1.212D〇，寬度氏驗=0.8m，頭部圓弧半徑Rpiig鄕=0.4m，尾部圓弧半徑Riiif·= 1.5m; [0017]所述曲線過渡段的長度?鰕=2 · 12IDo，進口斷面寬度Bis觸扣=2 · 09IDo，進口斷面 高度Ha觸扣=1.554D〇;提供含曲線過渡段斷面位置的所述進水流道立面示意圖、平面示意 圖和斷面尺寸數(shù)據(jù)表;斷面尺寸包括各斷面的立面上邊線坐標(Xu，Yu)、立面下邊線坐標 (X 2i，Y2i)、斷面高度Hwi、斷面寬度Bwi和過渡圓半徑R wi，各斷面編號i及數(shù)據(jù)列于表1;
[0018] 所述出口圓臺段的長度L隱毅=0.394D0，進口斷面直徑0_扣=1.034D〇，出口斷面 直徑 D 隱毅：Ba = 0 · 973D〇;
[0019] (3)所述后置型臥式栗裝置進水流道進口直線段的長度L幾鍛=1.212D〇,可根據(jù)進 水流道上部結(jié)構(gòu)布置的需要在此基礎(chǔ)上縮短或加長，但L幾鍛的改變量不大于0.6D〇; L幾鍛改 變后，中隔墩長度作相應(yīng)改變；
[0020] (4)所述后置型臥式栗裝置進水流道進口直線段的進口斷面寬度B幾鍛aa = 2.364D〇,可根據(jù)水栗機組間距布置的需要在此基礎(chǔ)上減少或加大，但Bn職扣的改變量不大 于0·1?ο ;
[0021] (5)所述后置型臥式栗裝置進水流道進口直線段的底邊傾角β = 5°，可根據(jù)進水流 道與栗站進水池銜接的需要在此基礎(chǔ)上減少或加大，但β的改變量不大于5°，β改變后該段 各斷面的高度保持不變；
[0022] (6)所述后置型臥式栗裝置進水流道出口圓臺段的長度L離毅=0.394Do,可根據(jù)栗 站的實際需要縮短或加長，但Lk毅的改變量不大于〇. lD〇;
[0023] (7)將所述后置型臥式栗裝置進水流道各尺寸的相對值乘以栗站擬采用的水栗葉 輪直徑Do即可得該栗站進水流道實際需要的尺寸，以m為單位；
[0024] (8)根據(jù)計算和調(diào)整后的所述進水流道的幾何參數(shù)，在繪圖軟件中繪制所需的后 置型臥式栗裝置進水流道單線圖。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0026] 第一，本發(fā)明的后置型臥式栗裝置進水流道水力性能優(yōu)異、便于工程技術(shù)人員采 用，可保證進水流道的設(shè)計質(zhì)量，對于確保大流量栗站的安全、穩(wěn)定和高效運行具有重要意 義。
[0027] 第二，本發(fā)明提供的進水流道主要幾何參數(shù)可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整，可以適應(yīng) 不同栗站具有不同的流量、揚程及進水池水位的實際情況。
[0028] 第三，本發(fā)明提供的后置型臥式栗裝置進水流道水力性能優(yōu)異，流道出口斷面的 流速分布均勻度和水流平均角度分別達到99.0%和88.9°，設(shè)計流量時的流道水頭損失僅 為0.069m，已在大流量栗站得到成功應(yīng)用。
[0029] 第四，不同型式的后置型臥式栗裝置的進水流道具有基本相同的條件和要求，本 發(fā)明提供了經(jīng)過統(tǒng)一的優(yōu)化水力設(shè)計的進水流道，便于進一步提高其水力性能并為實現(xiàn)后 置型臥式栗裝置的進水流道的標準化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0030] 圖Ia是本發(fā)明進水流道立面示意圖；
[0031] 圖Ib是本發(fā)明進水流道平面示意圖；
[0032] 圖Ic是圖Ia和圖Ib中的Ai-Ai斷面圖；
[0033] 圖2a是本發(fā)明進水流道曲線過渡段斷面位置立面示意圖；
[0034]圖2b是本發(fā)明進水流道曲線過渡段斷面位置平面示意圖；
[0035]圖3a是本發(fā)明進水流道進口直線段長度調(diào)整示意圖；
[0036]圖3b是本發(fā)明進水流道進口直線段進口斷面寬度調(diào)整示意圖；
[0037]圖3c是本發(fā)明進水流道進口直線段底邊傾角調(diào)整示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明進水流道出口圓臺段長度調(diào)整示意圖；
[0039]圖中：1進口直線段，2曲線過渡段，3出口圓臺段，4中隔墩，5立面上邊線，6立面下 邊線。
【具體實施方式】：
[0040] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0041] 1. 一種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗裝置進水流道，該進水流道采用基于CFD的 優(yōu)化水力設(shè)計研究方法得到，經(jīng)測試證明其水力性能優(yōu)異，流道出口斷面的流速分布均勻 度和水流平均角度分別達到99.0%和88.9°，設(shè)計流量時的流道水頭損失僅為0.069m，已在 大流量栗站得到成功應(yīng)用；
[0042] 如圖Ia、圖Ib所示，所述進水流道包括依次設(shè)置的進口直線段1、曲線過渡段2和出 口圓臺段3;曲線過渡段2的斷面形狀由進口斷面的矩形漸變?yōu)槌隹跀嗝娴膱A形;進口直線 段1內(nèi)設(shè)有中隔墩4;
[0043]所述進水流道各幾何尺寸均用以水栗葉輪直徑Do為基準的相對值表示；
[0044I 如圖la、圖Ib所示，所述進口直線段1的長度L幾鍛=1.212D。，底邊傾角β = 5°，進口 斷面寬度B細雛n = 2.364D0,進口斷面高度Hu觸扣=1.782D0,進口頂板圓弧半徑Ra□臟= 0.8m;所述中隔墩4的長度Lm= 1.212D0，寬度Β_?= 0.8m，頭部圓弧半徑Rbs鄉(xiāng)=0.4m，尾部 圓弧半徑飾驗圏1= 1.5m;
[0045] 所述曲線過渡段2的長度L過搬=2.121Do，進口斷面寬度Bai觸扣=2.091Do，進口斷 面高度Hai_ = 1.554D();提供含曲線過渡段2的斷面位置的所述進水流道立面示意圖、平 面示意圖和斷面尺寸數(shù)據(jù)表;如圖Ic所示，斷面尺寸包括各斷面的立面上邊線5的坐標(X 11， Yu)、立面下邊線6的坐標(X2i，Y2i)、斷面高度Hwi、斷面寬度B wi和過渡圓半徑Rwi;所述進水流 道曲線過渡段2的斷面位置的立面和平面示意圖分別如圖2a和圖2b所示，各斷面編號i及數(shù) 據(jù)列于表1;
[0046] 所述出口圓臺段3的長度L圓臺段=0.394Do，進口斷面直徑D隱殺扣=1.034Do，出口斷 面直徑D隱毅:Ba = 0.9 7 3D〇。
[0047] 2.-種水力性能優(yōu)異的后置型臥式栗裝置進水流道的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
[0048] (1)如圖la、圖Ib所示，所述進水流道包括進口直線段1、曲線過渡段2和出口圓臺 段3;曲線過渡段2的斷面形狀由進口斷面的矩形漸變?yōu)槌隹跀嗝娴膱A形;進口直線段1內(nèi)設(shè) 有中隔墩4;
[0049] (2)所述進水流道各幾