水力性能优异的系列斜式进水流道及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及水力性能优异的系列斜式进水流道 及其应用方法，主要用于保证大中型斜式轴伸泵装置进水流道的水力设计质量。
【背景技术】
[0002] 泵轴倾斜安装的斜式轴伸泵装置应用于净扬程为（1?4)m的大中型泵站，斜式轴 伸泵装置的泵轴相对于水平面的倾角随泵站净扬程的增加而增加，泵轴倾角一般不宜大于 40°。斜式进水流道与斜式轴伸泵配套使用，其作用是引导水流在从泵站前池流向水泵叶 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保证叶轮正常工作的流态。设 计水力性能优异的斜式进水流道是保证泵站安全、稳定和高效运行的必要条件。斜式进水 流道传统的水力设计方法采用基于一维理论的"平均流速法"，采用该方法所得结果与斜式 进水流道内实际的三维湍流流动差别很大，所设计的进水流道不能满足水泵叶轮对叶轮室 进口流场的要求，严重影响到泵站的安全、稳定和高效运行。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对上述传统方法的缺陷，采用基于三维湍流流动数值模拟的 优化水力设计方法进行研宄，提供了水力性能优异的系列斜式进水流道及其应用方法，用 以确保系列斜式进水流道的水力性能优异，实现泵站安全、稳定和高效运行的目标。
[0004] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案实现的，水力性能优异的系列斜式进水 流道，将斜式轴伸泵装置的泵轴倾角分为15°、20°、25°、30°、35°和40°等6档，与这 6档倾角的斜式轴伸泵配套使用的斜式进水流道相应地分为6种，形成系列斜式进水流道； 该系列中每一种斜式进水流道均由沿水流方向设置的直线段、弯曲段和圆台段组成；直线 段的断面形状为矩形，弯曲段的断面形状由进口的矩形渐变为出口的圆形，圆台段的断面 形状为圆形；直线段内设有中隔墩；提供系列斜式进水流道的立面图（含断面位置线）、平 面展开图（含断面位置线）和断面数据表；系列斜式进水流道的尺寸均采用以水泵叶轮 直径D为基准值的相对值表示；所述6种斜式进水流道的直线段长度U、进口断面宽度& 及高度氏、进口顶板圆弧半径R的尺寸相等，其值分别为：L1= 1. 63D、B2. 56D、H1 = 1.69D、R= 0.2ro+0.2m;所述系列中与 15。、20°、25°、30°、35° 和 40。等 6 档倾角对 应的6种斜式进水流道弯曲段的高度H2分别为0. 872D、0. 879D、0. 889D、0. 899D、0. 912D和 0? 927D，弯曲段的长度L2分别为 1. 398D、1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D和 1. 499D;所述 6 种斜式进水流道的圆台段高度H3、进口直径Di、出口直径D2的尺寸相等，其值分别为：H3 = 0. 11D+0. 45111^= 1. 03D、D2= 0. 98D;所述6种斜式进水流道中隔墩的长度Lg、厚度Bg、头 部圆弧半径Rgl、尾部圆弧半径Rg2的尺寸相等，其值分别为：Lg= 1. 60D、Bg= 0. 17D+0. 2m、 Rgl= 0? 3D、Rg2= 3D;
[0005] 进一步地，所述系列斜式进水流道的三维形体提供断面位置图和断面数据表，所 述数据表中的数据包括流道纵剖面上边线坐标（UD、纵剖面下边线坐标（X2，Y2)、断面高 度Hw、断面宽度&和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw。
[0006] 本发明的第二个目的是通过以下技术方案实现的，水力性能优异的系列斜式进水 流道的应用方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将斜式轴伸泵装置的泵轴倾角分为15°、20°、25°、30°、35°和40°等6 档，与这6档倾角的斜式轴伸泵配套使用的斜式进水流道相应地分为6种，形成系列斜式 进水流道；该系列中每一种斜式进水流道均由直线段、弯曲段和圆台段组成；直线段的断 面形状为矩形，弯曲段的断面形状由进口的矩形渐变为出口的圆形，圆台段的断面形状为 圆形；直线段内设有中隔墩；提供系列斜式进水流道的立面图（含断面位置线）、平面展开 图（含断面位置线）和断面数据表；系列斜式进水流道的尺寸均采用以水泵叶轮直径D为 基准值的相对值表示；所述6种斜式进水流道的直线段长度Q、进口断面宽度&及高度 氏、进口顶板圆弧半径R的尺寸相等，其值分别为4= 1. 63D、B2. 56D、H1. 69D、R = 0.2ro+0.2m;所述系列中与15°、20°、25°、30°、35°和40°等6档倾角对应的6种 斜式进水流道弯曲段的高度H2分别为0. 872D、0. 879D、0. 889D、0. 899D、0. 912D和0. 927D， 弯曲段的长度。分别为 1. 398D、1. 411D、1. 428D、1. 448D、1. 472D和 1. 499D;所述 6 种 斜式进水流道的圆台段高度H3、进口直径Di、出口直径D2的尺寸相等，其值分别为：H3 = 0. 11D+0. 45111^= 1. 03D、D2= 0. 98D;所述6种斜式进水流道中隔墩的长度Lg、厚度Bg、头 部圆弧半径Rgl、尾部圆弧半径Rg2的尺寸相等，其值分别为：Lg= 1. 60D、Bg= 0. 17D+0. 2m、 Rgl= 0? 3D、Rg2= 3D;
[0008] 进一步地，提供所述系列斜式进水流道的断面位置图和断面数据表，所述数据表 中的数据包括流道纵剖面上边线坐标（Xi，Yi)、纵剖面下边线坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断 面宽度Bw和断面过渡圆半径Rw;
[0009] (2)根据拟应用本发明的泵站的设计净扬程H，按表1确定斜式轴伸泵装置对应的 泵轴倾角负；
[0010] 表1系列斜式进水流道的序号和所对应的泵站设计净扬程及泵轴倾角
[0011]
【主权项】
1. 水力性能优异的系列斜式进水流道，其特征是，与累轴倾角分别为15°、20°、 25°、30°、35°和40°的斜式轴伸累配套使用的6种斜式进水流道，形成系列斜式进水 流道；所述系列斜式进水流道中的每一种斜式进水流道均包括沿水流方向设置的直线段 (1)、弯曲段（2)和圆台段（3)，直线段（1)内设有中隔壞（4); 所述系列斜式进水流道的尺寸均采用W水累叶轮直径D为基准值的相对值表示： 所述直线段（1)位于弯曲段（2)进口断面之前，直线段（1)是累站前池和弯曲段（2) 之间的过渡段，其作用是消除累站前池来流中的横向流速，直线段的断面形状为矩形，所述 6种斜式进水流道的直线段长度Li、进口断面宽度Bi及高度H1、进口顶板圆弧半径R的尺寸 相等，其值分别为；Li= 1. 63〇、B 1= 2. 5抓、Hi= 1. 69D、R = 0. 2抓+0.加； 所述弯曲段的断面形状由进口的矩形渐变为出口的圆形，弯曲段（2)的作用是使水流 进行有序转向和均匀加速，所述6种斜式进水流道弯曲段的高度&分别为0. 872D、0. 879D、 0. 889D、0. 899D、0. 912D和0. 927D，所述6种斜式进水流道弯曲段的长度L2分别为1. 398D、 1. 411D、1. 428DU. 448D、1. 472D 和 1. 499D ; 所述圆台段（3)位于弯曲段（2)出口断面之后，其作用是对从弯曲段（2)流出的水流 作最后的调整，使其均匀、顺直地流向水累叶轮室进口，圆台段的断面形状为圆形，所述6 种斜式进水流道的圆台段高度&、进口直径〇1、出口直径化的尺寸相等，其值分别为；H 3 = 0. 11D+0. 45m、Di= 1. 030、〇2= 0. 98D ; 所述6种斜式进水流道中隔壞（4)的长度Lg、厚度Bg、头部圆弧半径Rgi、尾部圆弧半径 馬2的尺寸相等，其值分别为；Lg= 1.60D、Bg= 0. 17D+0. 2m、Rgi= 0. 3D、Rg2= 3D。
2. 根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式进水流道，其特征是，所述对应累轴