一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道，属于水利工程泵站技术领域。本实用新型所提供的出水流道三维形体过流面通过基于CFD的优化水力设计研究方法得到；所述出水流道由进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段组成，出水流道的断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形；提供曲线过渡段立面示意图，含断面位置线、平面示意图，含断面位置线，和断面尺寸数据表；所述出水流道过流面的各几何尺寸均用以水泵叶轮直径D0为基准的相对值表示。应用本实用新型得到的前置型卧式泵装置出水流道水流转向有序、扩散平缓、流道水头损失小。
【专利说明】
一种水力性能优异的前置型卧式泵装置出水流道
技术领域
[0001] 本实用新型属于水利工程栗站技术领域，具体涉及一种水力性能优异的前置型卧 式栗装置出水流道，适用于指导工程技术人员设计高性能大流量栗站前置竖井式贯流栗装 置、前置灯泡式贯流栗装置、前置电机卧式轴伸栗装置和前置卧式潜水栗装置的出水流道。
【背景技术】
[0002] 大型低扬程栗站广泛应用于水资源配置、农业排灌、水环境治理和城市排涝等许 多重要领域。设计扬程在3m以下的大流量栗站较多地采用了水力性能好的卧式栗装置。臣卜 式栗装置分为前置型和后置型两种基本型式，每种基本型式又包括灯泡式、竖井式、轴伸式 和潜水栗式等多种型式。虽然不同型式的前置型卧式栗装置的进水流道各具特点、差别很 大，需根据各种型式的不同特点对进水流道进行专门的设计，但它们的出水流道实际上具 有基本相同的条件和要求，可以进行统一的优化水力设计和采用相同的应用方法，以便进 一步提高出水流道的水力性能并为实现标准化设计奠定基础。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的就是针对上述问题，提供了一种水力性能优异的前置型卧式栗 装置出水流道。本实用新型的特征是:所提供的出水流道三维形体过流面通过基于CFD的优 化水力设计研究方法得到;所述出水流道由进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段组成，曲 线过渡段的断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形;提供含曲线过渡段断面位置的所述 出水流道立面示意图、平面示意图和断面尺寸数据表;所述出水流道过流面的各几何尺寸 均用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值表示，将相对值乘以栗站拟采用的水栗叶轮直径Do 即可得该栗站出水流道实际需要的尺寸;所述出水流道主要几何参数可在一定范围内进行 调整，以适应不同栗站具有不同的流量、扬程及出水池水位的实际情况。应用本实用新型得 到的前置型卧式栗装置出水流道水流转向有序、扩散平缓、流道水头损失小，对于确保大流 量栗站安全、稳定和高效运行具有重要意义。
[0004] 为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案：
[0005] 1.-种水力性能优异的前置型卧式栗装置出水流道，该出水流道采用基于CFD的 优化水力设计研究方法得到，经测试证明其水力性能优异，设计流量时的水头损失小于 0.20m，已在大流量栗站得到成功应用；
[0006] 所述出水流道包括依次设置的进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段；曲线过渡 段的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段内设有中隔墩；
[0007] 所述出水流道各几何尺寸均用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值表示；
[0008] 所述进口圆台段的长度L隱毅=0.704D〇，进口断面直径0_扣=1.052D〇，出口断面 直径 D 隱毅：ri = 1 · 166D〇;
[0009] 所述曲线过渡段的长度La搬=1.970D〇,出口断面宽度Ba_a = 1.646D〇，出口断面 高度Ha_a=1.333D〇;提供含曲线过渡段断面位置的所述出水流道立面示意图、平面示意 图和断面尺寸数据表;断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(Xu，Yu)、立面下边线坐标 (办^￥2丄断面高度1、断面宽度1和过渡圆半径1^，各断面编号1及数据列于表1;
[001 0]表1出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表 [0011]
[0012] 所述出口上升段的长度L^=2.573D〇,底边倾角β = 5°，出口断面宽度口 = 2.273D〇，出口断面高度!1擔|础口 = 1.582D〇;所述中隔墩的长度L隴(6= 2.573D〇，宽度Β_?= 0.8m，头部圆弧半径Rhi_s= 0.4m，尾部圆弧半径0.4m。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0014] 第一，本实用新型的前置型卧式栗装置出水流道水力性能优异、便于工程技术人 员采用，可保证出水流道的设计质量，对于确保大流量栗站的安全、稳定和高效运行具有重 要意义。
[0015] 第二，本实用新型提供的出水流道主要几何参数可在一定范围内进行调整，可以 适应不同栗站具有不同流量、扬程及出水池水位的实际情况。
[0016] 第三，本实用新型提供的前置型卧式栗装置出水流道水力性能优异，设计流量时 的水头损失小于〇. 20m，已在大流量栗站得到成功应用。
[0017] 第四，不同型式的前置型卧式栗装置的出水流道具有基本相同的条件和要求，本 实用新型提供了经过统一优化水力设计的出水流道，便于进一步提高其水力性能并为实现 前置型卧式栗装置出水流道的标准化设计奠定基础。
【附图说明】
[0018]图la是本实用新型出水流道立面不意图；
[0019] 图lb是本实用新型出水流道平面示意图；
[0020] 图lc是图la和图lb中的Ai-Ai断面示意图；
[0021 ]图2a是本实用新型出水流道曲线过渡段断面位置立面示意图；
[0022] 图2b是本实用新型出水流道曲线过渡段断面位置平面示意图；
[0023] 图3是本实用新型出水流道进口圆台段长度调整示意图；
[0024]图4a是本实用新型出水流道出口上升段长度调整示意图；
[0025]图4b是本实用新型出水流道出口上升段出口断面宽度调整示意图；
[0026]图4c是本实用新型出水流道出口上升段底边倾角调整示意图；
[0027] 图中：1进口圆台段，2曲线过渡段，3出口上升段，4中隔墩，5立面上边线，6立面下 边线。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0029] 1.-种水力性能优异的前置型卧式栗装置出水流道，该出水流道采用基于CFD的 优化水力设计研究方法得到，经测试证明其水力性能优异，设计流量时的水头损失小于 0.20m，已在大流量栗站得到成功应用；
[0030] 如图la和图lb所示，所述出水流道包括进口圆台段1、曲线过渡段2和出口上升段 3;曲线过渡段2的断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段3内设有 中隔墩4;
[0031] 所述出水流道各几何尺寸均用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值表示；
[0032] 如图la和图lb所示，所述进口圆台段1的长度L圆台段=0.704Do，进口断面直径 Dag獅n = l .〇52D〇,出口断面直径D隱毅:扣=1 · 166D〇;
[0033] 所述曲线过渡段2的长度La搬=1.970D〇，出口断面宽度= 1.646D〇，出口断 面高度Has础a = 1.333D〇;提供含曲线过渡段2的断面位置的所述出水流道立面示意图、平 面示意图和断面尺寸数据表;如图lc所示，断面尺寸包括各断面的立面上边线5的坐标(Xu， Yu)、立面下边线6的坐标(X2i，Y2i)、断面高度Hwi、断面宽度B wi和过渡圆半径Rwi;所述出水流 道曲线过渡段2断面位置的立面和平面示意图如图2a和图2b所示，各断面编号i及数据列于 表1;
[0034]所述出口上升段3的长度Li^=2.573D〇,底边倾角β = 5°，出口断面宽度口 = 2.273D〇，出口断面高度Hi·拙□= 1.582D〇;所述中隔墩4的长度1?敦=2.573D〇，宽度B_敦= 0.8m，头部圆弧半径饰#_^= 0.4m，尾部圆弧半径饰__= 0.4m。
[0035] 实施例
[0036] 本实施例大流量栗站采用前置竖井式贯流栗装置，水栗叶轮直径Do = 3.3m，要求 应用本实用新型设计水力性能优异的出水流道，根据栗站布置需要，确定出水流道出口上 升段的长度为8.2m、出口断面宽度为7.8m、底边倾角为8°，进口圆台段的长度为2.2m。
[0037] 应用本实用新型设计所述大流量栗站前置竖井式贯流栗装置出水流道的步骤如 下：
[0038] 1.如图la和图lb所示，所述前置竖井式贯流栗装置出水流道包括依次设置的进口 圆台段1、曲线过渡段2和出口上升段3;曲线过渡段2的断面形状由进口断面的圆形渐变为 出口断面的矩形；出口上升段3内设有中隔墩4;
[0039]将应用本实用新型设计的前置型卧式栗装置出水流道各几何尺寸相对值乘以所 述大流量栗站的水栗叶轮直径Do = 3.3m，得到该栗站前置竖井式贯流栗装置出水流道的尺 寸：
[0040] (1)所述进口圆台段1的长度L圆台段=0.704D〇 = 2.323m，进口断面直径D圆台腫口 = 1 · 052D〇 = 3 ·472m，出口断面直径D離酬□= 1 · 166D〇 = 3 · 848m;
[00411 (2)所述出水流道曲线过渡段2的长度Las段=1.970D0 = 6.501m，出口断面宽度 嫩tn=l .646D0 = 5.432m，出口断面高度Ha漉拙a=l .333D0 = 4.399m;所述出水流道曲线过 渡段2的断面尺寸包括各断面的立面上边线5的坐标(Xu，Yu)、立面下边线6的坐标(X2l， Y2i)、断面高度Hwi、断面宽度Bwi和过渡圆半径Rwi，各断面编号i及数据列于表2;
[0042] 表2本实施例出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表
[0043]
[0044] (3)所述出水流道出口上升段3的长度Li^?= 2.573D〇 = 8.49 lm，底边倾角β = 5°， 出口断面宽度Β?α = 2.273D〇 = 7.501m，出口断面高度Η?口= 1.582D〇 = 5.221m;所述中 隔墩4的长度L|5it= 2.573D〇 = 8.49lm，宽度Β_?= 0.8m，头部圆弧半径饰*1鉄^= 0.4m，尾部圆 弧半径饰驗圏1= 0.4m;
[0045] 2 .第1大步骤第（1)步中计算得到的进口圆台段1的长度Lh台段=2.323m，需缩短 0.123m才能满足本实施例大流量栗站出水流道进口圆台段1的长度L圆台段=2.2m的要求，缩 短方式如图3所示；
[0046] 3.第1大步骤第（3)步中计算得到的出口上升段3的长度L_y+段=8.491m，需缩短 0.291m才能满足本实施例大流量栗站出水流道出口上升段3的长度U^=8.2m的要求；中 隔墩4的长度也需相应地缩短0.29 lm;它们的缩短方式如图4a所不；
[0047] 4 .第1大步骤第（3 )步中计算得到的出口上升段3的出口断面宽度B上升段出口 = 7.501m，需加大0.299m才能满足本实施例大流量栗站出水流道出口上升段3的出口断面宽 度= 7.8m的要求，加大方式如图4b所示；
[0048] 5.本实用新型设计的出口上升段3的底边倾角β = 5°，需加大3°才能满足本实施例 大流量栗站出水流道出口上升段3的底边倾角为8°的要求，加大方式如图4c所示；
[0049] 6.根据计算和调整后的所述出水流道的几何参数，在AUTO CAD绘图软件中绘制所 需的前置竖井式贯流栗装置出水流道单线图。
【主权项】
1. 一种前置型卧式栗装置出水流道，其特征是， 所述出水流道包括依次设置的进口圆台段、曲线过渡段和出口上升段；曲线过渡段的 断面形状由进口断面的圆形渐变为出口断面的矩形；出口上升段内设有中隔墩； 所述出水流道各几何尺寸均用以水栗叶轮直径Do为基准的相对值表示； 所述进口圆台段的长度L離毅=0.704D〇，进口断面直径D圆觸扣=1.052D〇，出口断面直径 D 隱锻tB口 = 1 ? 166D〇; 所述曲线过渡段的长度L过鰕=1.970D〇,出口断面宽度= 1.646D〇,出口断面高度 Ha灘拙口 = 1.333D〇; 所述出口上升段的长度L上升段=2.573D〇,底边倾角0 = 5°，出口断面宽度段出口 = 2.273D〇，出口断面高度Hi洲础口 = 1.582D〇;所述中隔墩的长度L_u= 2.573D〇，宽度执靜敦= 0.8m，头部圆弧半径饰#親鄕=0.4m，尾部圆弧半径饰__= 0.4m。2. 根据权利要求1所述的前置型卧式栗装置，其特征是，所述出水流道提供含曲线过渡 段断面位置的断面尺寸数据表;断面尺寸包括各断面的立面上边线坐标(Xu，Yu)、立面下 边线坐标(X 2l，Y2l)、断面高度HW1、断面宽度BW1和过渡圆半径R W1，各断面编号i及数据列于表 1; 表1出水流道曲线过渡段断面尺寸数据表
【文档编号】F04D29/40GK205478549SQ201620066969
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】陆林广, 徐磊, 陆伟刚, 练远洋, 施克鑫, 洪飞
【申请人】扬州大学