[发明专利]一种水力性能优异的肘形进水流道及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种水力性能优异的肘形进水流道及其应用方法，主要用于指导广大工程技术人员设计水力性能优异的肘形进水流道，保证每座大中型立式泵站肘形进水流道设计的质量。

背景技术

立式泵站在我国的应用最为广泛，肘形进水流道是大中型立式轴流泵站最常用的进水流道，其作用是在引导水流从前池流向水泵叶轮室的过程中有序转向和均匀收缩，为水泵叶轮室进口提供符合要求的流态。设计性能优异的肘形进水流道是保证水泵安全、稳定、高效运行的必要条件。南水北调东线一期工程14座新建立式泵站全部采用了肘形进水流道。肘形进水流道三维形体复杂，传统的水力设计方法采用基于一维理论的“平均流速法”，与流道内实际的三维湍流流动差距很大，肘形进水流道的水力设计质量缺少保证，所设计的流道不能满足水泵叶轮对流场的要求，有时甚至会在流道内产生旋涡等有害流态，严重影响泵站的安全、稳定和高效运行。

发明内容

本发明的目的是提供了一种水力性能优异的肘形进水流道及其应用方法，应用本发明得到的肘形进水流道水流转向有序、均匀，流道内无任何不良流态，水力性能优异，确保实现泵站安全、稳定、高效运行的目标。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案实现的，一种水力性能优异的肘形进水流道，包括直线段、肘弯段和圆台段，肘弯段进水端设置直线段，肘弯段出水端设置圆台段，直线段内设有中隔墩；以水泵叶轮直径D为基准值，所述肘形进水流道长度L为4.2D、进口宽度B₁为2.4D、高度H为1.85D；所述直线段的长度L₁为2.92D、进口高度H₁为1.65D、底边倾角β为5°、进口顶板圆弧半径R＝0.25D+0.2m；所述圆台段的高度H₃＝0.1065D+0.4367m、锥角γ为8°、进口直径D₁为1.008D、出口直径D₂为0.973D；所述中隔墩的长度L_g为2.5D、厚度B_g＝0.1739D+0.1913m、头部圆弧半径R_g1＝0.3D、尾部圆弧半径R_g2＝3D；所述肘弯段的长度L₂为1.08D、高度H_w为1.42D、进口宽度B₂为2.4D、进口高度H₂为0.83D。

进一步地，所述肘弯段的三维形体采用断面位置图和断面数据表示，断面数据包括肘弯段各断面的纵剖面上边线坐标(X_1i，Y_1i)、纵剖面下边线坐标(X_2i，Y_2i)、断面高度H_wi、断面宽度B_wi和断面过渡圆半径R_wi等。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案实现的，一种水力性能优异的肘形进水流道的应用方法，包括以下步骤：

(1)肘形进水流道包括直线段、肘弯段和圆台段，直线段内设有中隔墩；以水泵叶轮直径D为基准值，所述肘形进水流道长度L为4.2D、进口宽度B₁为2.4D、高度H为1.85D；所述直线段的长度L₁为2.92D、进口高度H₁为1.65D、底边倾角β为5°、进口顶板圆弧半径R＝0.25D+0.2m；所述圆台段的高度H₃＝0.1065D+0.4367m、锥角γ为8°、进口直径D₁为1.008D、出口直径D₂为0.973D；所述中隔墩的长度L_g为2.5D、厚度B_g＝0.1739D+0.1913m、头部圆弧半径R_g1＝0.3D、尾部圆弧半径R_g2＝3D；所述肘弯段的长度L₂为1.08D、高度H_w为1.42D、进口宽度B₂为2.4D、进口高度H₂为0.83D；

(2)将所述肘形进水流道各几何尺寸的相对值乘以泵站拟采用的水泵叶轮直径D得该泵站进水流道直线段、肘弯段和圆台段的实际所需尺寸；

(3)所述肘形进水流道直线段的长度L₁为2.92D，根据泵站上部结构布置的需要在此基础上改变L₁，L₁改变时相应改变所述中隔墩的长度L_g；