一種水力性能優異的前置型臥式泵裝置出水流道的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水力性能優異的前置型臥式泵裝置出水流道，屬于水利工程泵站技術領域。本實用新型所提供的出水流道三維形體過流面通過基于CFD的優化水力設計研究方法得到；所述出水流道由進口圓臺段、曲線過渡段和出口上升段組成，出水流道的斷面形狀由進口的圓形漸變為出口的矩形；提供曲線過渡段立面示意圖，含斷面位置線、平面示意圖，含斷面位置線，和斷面尺寸數據表；所述出水流道過流面的各幾何尺寸均用以水泵葉輪直徑D0為基準的相對值表示。應用本實用新型得到的前置型臥式泵裝置出水流道水流轉向有序、擴散平緩、流道水頭損失小。
【專利說明】
一種水力性能優異的前置型臥式泵裝置出水流道
技術領域
[0001] 本實用新型屬于水利工程栗站技術領域，具體涉及一種水力性能優異的前置型臥 式栗裝置出水流道，適用于指導工程技術人員設計高性能大流量栗站前置豎井式貫流栗裝 置、前置燈泡式貫流栗裝置、前置電機臥式軸伸栗裝置和前置臥式潛水栗裝置的出水流道。
【背景技術】
[0002] 大型低揚程栗站廣泛應用于水資源配置、農業排灌、水環境治理和城市排澇等許 多重要領域。設計揚程在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。雖然不同型式的前置型臥式栗裝置的進水流道各具特點、差別很 大，需根據各種型式的不同特點對進水流道進行專門的設計，但它們的出水流道實際上具 有基本相同的條件和要求，可以進行統一的優化水力設計和采用相同的應用方法，以便進 一步提高出水流道的水力性能并為實現標準化設計奠定基礎。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的就是針對上述問題，提供了一種水力性能優異的前置型臥式栗 裝置出水流道。本實用新型的特征是:所提供的出水流道三維形體過流面通過基于CFD的優 化水力設計研究方法得到;所述出水流道由進口圓臺段、曲線過渡段和出口上升段組成，曲 線過渡段的斷面形狀由進口的圓形漸變為出口的矩形;提供含曲線過渡段斷面位置的所述 出水流道立面示意圖、平面示意圖和斷面尺寸數據表;所述出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Do 即可得該栗站出水流道實際需要的尺寸;所述出水流道主要幾何參數可在一定范圍內進行 調整，以適應不同栗站具有不同的流量、揚程及出水池水位的實際情況。應用本實用新型得 到的前置型臥式栗裝置出水流道水流轉向有序、擴散平緩、流道水頭損失小，對于確保大流 量栗站安全、穩定和高效運行具有重要意義。
[0004] 為實現本實用新型的目的，采用如下技術方案：
[0005] 1.-種水力性能優異的前置型臥式栗裝置出水流道，該出水流道采用基于CFD的 優化水力設計研究方法得到，經測試證明其水力性能優異，設計流量時的水頭損失小于 0.20m，已在大流量栗站得到成功應用；
[0006] 所述出水流道包括依次設置的進口圓臺段、曲線過渡段和出口上升段；曲線過渡 段的斷面形狀由進口斷面的圓形漸變為出口斷面的矩形；出口上升段內設有中隔墩；
[0007] 所述出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] 所述進口圓臺段的長度L隱毅=0.704D〇，進口斷面直徑0_扣=1.052D〇，出口斷面 直徑 D 隱毅：ri = 1 · 166D〇;
[0009] 所述曲線過渡段的長度La搬=1.970D〇,出口斷面寬度Ba_a = 1.646D〇，出口斷面 高度Ha_a=1.333D〇;提供含曲線過渡段斷面位置的所述出水流道立面示意圖、平面示意 圖和斷面尺寸數據表;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及數據列于表1;
[001 0]表1出水流道曲線過渡段斷面尺寸數據表 [0011]
[0012] 所述出口上升段的長度L^=2.573D〇,底邊傾角β = 5°，出口斷面寬度口 = 2.273D〇，出口斷面高度!1擔|礎口 = 1.582D〇;所述中隔墩的長度L隴(6= 2.573D〇，寬度Β_?= 0.8m，頭部圓弧半徑Rhi_s= 0.4m，尾部圓弧半徑0.4m。
[0013] 與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
[0014] 第一，本實用新型的前置型臥式栗裝置出水流道水力性能優異、便于工程技術人 員采用，可保證出水流道的設計質量，對于確保大流量栗站的安全、穩定和高效運行具有重 要意義。
[0015] 第二，本實用新型提供的出水流道主要幾何參數可在一定范圍內進行調整，可以 適應不同栗站具有不同流量、揚程及出水池水位的實際情況。
[0016] 第三，本實用新型提供的前置型臥式栗裝置出水流道水力性能優異，設計流量時 的水頭損失小于〇. 20m，已在大流量栗站得到成功應用。
[0017] 第四，不同型式的前置型臥式栗裝置的出水流道具有基本相同的條件和要求，本 實用新型提供了經過統一優化水力設計的出水流道，便于進一步提高其水力性能并為實現 前置型臥式栗裝置出水流道的標準化設計奠定基礎。
【附圖說明】
[0018]圖la是本實用新型出水流道立面不意圖；
[0019] 圖lb是本實用新型出水流道平面示意圖；
[0020] 圖lc是圖la和圖lb中的Ai-Ai斷面示意圖；
[0021 ]圖2a是本實用新型出水流道曲線過渡段斷面位置立面示意圖；
[0022] 圖2b是本實用新型出水流道曲線過渡段斷面位置平面示意圖；
[0023] 圖3是本實用新型出水流道進口圓臺段長度調整示意圖；
[0024]圖4a是本實用新型出水流道出口上升段長度調整示意圖；
[0025]圖4b是本實用新型出水流道出口上升段出口斷面寬度調整示意圖；
[0026]圖4c是本實用新型出水流道出口上升段底邊傾角調整示意圖；
[0027] 圖中：1進口圓臺段，2曲線過渡段，3出口上升段，4中隔墩，5立面上邊線，6立面下 邊線。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0029] 1.-種水力性能優異的前置型臥式栗裝置出水流道，該出水流道采用基于CFD的 優化水力設計研究方法得到，經測試證明其水力性能優異，設計流量時的水頭損失小于 0.20m，已在大流量栗站得到成功應用；
[0030] 如圖la和圖lb所示，所述出水流道包括進口圓臺段1、曲線過渡段2和出口上升段 3;曲線過渡段2的斷面形狀由進口斷面的圓形漸變為出口斷面的矩形；出口上升段3內設有 中隔墩4;
[0031] 所述出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；
[0032] 如圖la和圖lb所示，所述進口圓臺段1的長度L圓臺段=0.704Do，進口斷面直徑 Dag獅n = l .〇52D〇,出口斷面直徑D隱毅:扣=1 · 166D〇;
[0033] 所述曲線過渡段2的長度La搬=1.970D〇，出口斷面寬度= 1.646D〇，出口斷 面高度Has礎a = 1.333D〇;提供含曲線過渡段2的斷面位置的所述出水流道立面示意圖、平 面示意圖和斷面尺寸數據表;如圖lc所示，斷面尺寸包括各斷面的立面上邊線5的坐標(Xu， 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;所述出水流 道曲線過渡段2斷面位置的立面和平面示意圖如圖2a和圖2b所示，各斷面編號i及數據列于 表1;
[0034]所述出口上升段3的長度Li^=2.573D〇,底邊傾角β = 5°，出口斷面寬度口 = 2.273D〇，出口斷面高度Hi·拙□= 1.582D〇;所述中隔墩4的長度1?敦=2.573D〇，寬度B_敦= 0.8m，頭部圓弧半徑飾#_^= 0.4m，尾部圓弧半徑飾__= 0.4m。
[0035] 實施例
[0036] 本實施例大流量栗站采用前置豎井式貫流栗裝置，水栗葉輪直徑Do = 3.3m，要求 應用本實用新型設計水力性能優異的出水流道，根據栗站布置需要，確定出水流道出口上 升段的長度為8.2m、出口斷面寬度為7.8m、底邊傾角為8°，進口圓臺段的長度為2.2m。
[0037] 應用本實用新型設計所述大流量栗站前置豎井式貫流栗裝置出水流道的步驟如 下：
[0038] 1.如圖la和圖lb所示，所述前置豎井式貫流栗裝置出水流道包括依次設置的進口 圓臺段1、曲線過渡段2和出口上升段3;曲線過渡段2的斷面形狀由進口斷面的圓形漸變為 出口斷面的矩形；出口上升段3內設有中隔墩4;
[0039]將應用本實用新型設計的前置型臥式栗裝置出水流道各幾何尺寸相對值乘以所 述大流量栗站的水栗葉輪直徑Do = 3.3m，得到該栗站前置豎井式貫流栗裝置出水流道的尺 寸：
[0040] (1)所述進口圓臺段1的長度L圓臺段=0.704D〇 = 2.323m，進口斷面直徑D圓臺腫口 = 1 · 052D〇 = 3 ·472m，出口斷面直徑D離酬□= 1 · 166D〇 = 3 · 848m;
[00411 (2)所述出水流道曲線過渡段2的長度Las段=1.970D0 = 6.501m，出口斷面寬度 嫩tn=l .646D0 = 5.432m，出口斷面高度Ha漉拙a=l .333D0 = 4.399m;所述出水流道曲線過 渡段2的斷面尺寸包括各斷面的立面上邊線5的坐標(Xu，Yu)、立面下邊線6的坐標(X2l， Y2i)、斷面高度Hwi、斷面寬度Bwi和過渡圓半徑Rwi，各斷面編號i及數據列于表2;
[0042] 表2本實施例出水流道曲線過渡段斷面尺寸數據表
[0043]
[0044] (3)所述出水流道出口上升段3的長度Li^?= 2.573D〇 = 8.49 lm，底邊傾角β = 5°， 出口斷面寬度Β?α = 2.273D〇 = 7.501m，出口斷面高度Η?口= 1.582D〇 = 5.221m;所述中 隔墩4的長度L|5it= 2.573D〇 = 8.49lm，寬度Β_?= 0.8m，頭部圓弧半徑飾*1鉄^= 0.4m，尾部圓 弧半徑飾驗圏1= 0.4m;
[0045] 2 .第1大步驟第（1)步中計算得到的進口圓臺段1的長度Lh臺段=2.323m，需縮短 0.123m才能滿足本實施例大流量栗站出水流道進口圓臺段1的長度L圓臺段=2.2m的要求，縮 短方式如圖3所示；
[0046] 3.第1大步驟第（3)步中計算得到的出口上升段3的長度L_y+段=8.491m，需縮短 0.291m才能滿足本實施例大流量栗站出水流道出口上升段3的長度U^=8.2m的要求；中 隔墩4的長度也需相應地縮短0.29 lm;它們的縮短方式如圖4a所不；
[0047] 4 .第1大步驟第（3 )步中計算得到的出口上升段3的出口斷面寬度B上升段出口 = 7.501m，需加大0.299m才能滿足本實施例大流量栗站出水流道出口上升段3的出口斷面寬 度= 7.8m的要求，加大方式如圖4b所示；
[0048] 5.本實用新型設計的出口上升段3的底邊傾角β = 5°，需加大3°才能滿足本實施例 大流量栗站出水流道出口上升段3的底邊傾角為8°的要求，加大方式如圖4c所示；
[0049] 6.根據計算和調整后的所述出水流道的幾何參數，在AUTO CAD繪圖軟件中繪制所 需的前置豎井式貫流栗裝置出水流道單線圖。
【主權項】
1. 一種前置型臥式栗裝置出水流道，其特征是， 所述出水流道包括依次設置的進口圓臺段、曲線過渡段和出口上升段；曲線過渡段的 斷面形狀由進口斷面的圓形漸變為出口斷面的矩形；出口上升段內設有中隔墩； 所述出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； 所述進口圓臺段的長度L離毅=0.704D〇，進口斷面直徑D圓觸扣=1.052D〇，出口斷面直徑 D 隱鍛tB口 = 1 ? 166D〇; 所述曲線過渡段的長度L過鰕=1.970D〇,出口斷面寬度= 1.646D〇,出口斷面高度 Ha灘拙口 = 1.333D〇; 所述出口上升段的長度L上升段=2.573D〇,底邊傾角0 = 5°，出口斷面寬度段出口 = 2.273D〇，出口斷面高度Hi洲礎口 = 1.582D〇;所述中隔墩的長度L_u= 2.573D〇，寬度執靜敦= 0.8m，頭部圓弧半徑飾#親鄕=0.4m，尾部圓弧半徑飾__= 0.4m。2. 根據權利要求1所述的前置型臥式栗裝置，其特征是，所述出水流道提供含曲線過渡 段斷面位置的斷面尺寸數據表;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 2l，Y2l)、斷面高度HW1、斷面寬度BW1和過渡圓半徑R W1，各斷面編號i及數據列于表 1; 表1出水流道曲線過渡段斷面尺寸數據表
【文檔編號】F04D29/40GK205478549SQ201620066969
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】陸林廣, 徐磊, 陸偉剛, 練遠洋, 施克鑫, 洪飛
【申請人】揚州大學