水力性能优异的系列斜式出水流道的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型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出水 流道，主要用于保证大中型斜式轴伸泵装置出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°。系列斜式出水流道与斜式轴伸泵配套使用，其作用是引导水流在从水泵导叶体出口 流向出水池的过程中有序转向和扩散，以尽可能多地减少出水流道的水头损失和回收水流 动能。设计水力性能优异的斜式出水流道是保证泵站安全、稳定和高效运行的必要条件。斜 式出水流道为满足泵轴从流道上方穿出的要求，需作"S"形弯曲，受离心力的强烈影响，流 道内的流态很复杂。传统的出水流道水力设计方法采用基于一维理论的"平均流速法"，与 斜式出水流道内实际的三维湍流流动差别很大，所设计的出水流道不能引导水流有序转向 和平缓扩散，甚至在流道内引发旋涡，导致水流运动不稳定和产生较大水头损失，严重影响 到泵站的安全、稳定和高效运行。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型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出水流道，用以确保系 列斜式出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] 本实用新型的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出水流 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出水流道也相应地分为6种，形成系列斜式出水流 道；该系列中每一种斜式出水流道均由沿水流方向设置的弯曲段和直线段组成；弯曲段的 断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形，直线段的断面形状为矩形；直线段内设有中隔 墩；提供所述斜式出水流道的立面图（含弯曲段断面位置线）、平面展开图（含弯曲段断面 位置线）和弯曲段断面数据表；
[0005] 所述斜式出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种斜式出水流道弯曲段的高度氏分别为1. 048D、0. 869D、0. 688D、0. 513D、0. 363D和 0? 241D，弯曲段的长度 1^分别为 2. 387D、2. 408D、2. 434D、2. 467D、2. 504D和 2. 546D;
[0006] 所述6种斜式出水流道直线段的长度L2、流道出口断面的宽度B2及高度H2的尺寸 相等，其值分别为：L2= 3. 32D、B2= 3. 24D、H2= 1. 55D;
[0007] 所述6种斜式出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= 2. 17D、厚度Bg= 0. 17D+0. 2m、头部圆弧半径Rgl= 3D、尾 部圆弧半径Rg2= 0. 3D;
[0008] 进一步地，提供所述系列斜式出水流道弯曲段断面位置图和断面数据表，所述数 据表中的数据包括弯曲段纵剖面上边线坐标（Xpt)、纵剖面下边线坐标（X2，Y2)、断面高度Hw、断面宽度&和断面形状由圆形渐变为矩形的过渡圆半径Rw。
[0009] 水力性能优异的系列斜式出水流道的应用方法，包括以下步骤：
[0010] (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出水流道也相应地分为6种，形成系列斜式 出水流道；该系列中每一种斜式出水流道均由沿水流方向设置的弯曲段和直线段组成；弯 曲段的断面形状由进口的圆形渐变为出口的矩形，直线段的断面形状为矩形；直线段内设 有中隔墩；提供所述系列斜式出水流道的立面图（含弯曲段断面位置线）、平面展开图（含 弯曲段断面位置线）和弯曲段断面数据表；所述系列斜式出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种斜式出水流道弯曲段的高度氏分别为1. 048D、 0? 869D、0. 688D、0. 513D、0. 363D和 0? 241D，所述弯曲段的长度 1^分别为 2. 387D、2. 408D、 2. 434D、2. 467D、2. 504D和2. 546D;所述6种斜式出水流道直线段的长度L2、流道出口断面 的宽度B2及高度H2的尺寸相等，其值分别为：L2= 3. 32D、B2= 3. 24D、H2= 1. 55D;所述6 种斜式出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= 2. 17D、厚度Bg= 0. 17D+0. 2m、头部圆弧半径Rgl= 3D、尾部圆弧半径Rg2 =0. 3D；
[0011] 进一步地，提供所述系列斜式出水流道弯曲段的断面位置图和断面数据表，所述 数据表中的数据包括弯曲段纵剖面上边线坐标（UD、纵剖面下边线坐标（X2，Y2)、断面高 度Hw、断面宽度&和断面形状由圆形渐变为矩形的过渡圆半径Rw;
[0012] (2)根据拟应用本实用新型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0 ;
[0013] 表1系列斜式出水流道的序号和所对应的泵站设计净扬程及泵轴倾角
【主权项】
1. 水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，与泵轴倾角为15°、20°、25°、 30°、35°和40°的斜式轴伸泵配套使用的6种斜式出水流道，形成系列斜式出水流道；该 系列斜式出水流道中的每一种斜式出水流道均包括沿水流方向设置的弯曲段（1)和直线 段（2)，直线段⑵内设有中隔墩（3); 所述系列斜式出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， 所述系列斜式出水流道的弯曲段（1)呈"S"形，弯曲段的断面形状由进口的圆形渐变 为出口的矩形，所述6种斜式出水流道弯曲段的高度氏分别为1. 048D、0. 869D、0. 688D、 0. 513D、0. 363D和0. 241D，所述6种斜式出水流道弯曲段的长度1^分别为2. 387D、2. 408D、 2. 434D、2. 467D、2. 504D和 2. 546D; 所述直线段（2)位于所述弯曲段（1)之后，直线段（2)是弯曲段（1)和泵站出水池之 间的过渡段，直线段（2)作用是引导水流在立面方向和平面方向作进一步扩散，直线段（2) 的断面形状为矩形，所述6种斜式出水流道的直线段长度L2、出口断面宽度B2及高度H2的 尺寸相等，其值分别为：L2= 3. 32D、B2= 3. 24D、H2= 1. 55D; 所述6种斜式出水流道中隔墩（3)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= 2. 17D、厚度Bg= 0. 17D+0. 2m、头部圆弧半径Rgl= 3D、尾 部圆弧半径Rg2= 0. 3D。
2. 根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为15°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（11)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度&和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径1，对应泵轴倾角为15°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表1，表1中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表1对应泵轴倾角为15°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
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3.根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为20°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（12)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度Bw和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw，对应泵轴倾角为20°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表2,表2中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表2对应泵轴倾角为20°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
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4.根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为25°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（13)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度Bw和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw，对应泵轴倾角为25°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表3,表3中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表3对应泵轴倾角为25°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
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5.根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为30°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（14)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度Bw和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw，对应泵轴倾角为30°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表4,表4中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表4对应泵轴倾角为30°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
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6.根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为35°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（15)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度Bw和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw，对应泵轴倾角为35°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表5,表5中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表5对应泵轴倾角为35°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
7.根据权利要求1所述水力性能优异的系列斜式出水流道，其特征是，所述对应泵轴 倾角为40°的斜式轴伸泵配套使用的斜式出水流道弯曲段（16)的断面数据包括：流道弯 曲段纵剖面上边线（4)坐标（\，I)、纵剖面下边线（5)坐标（X2,Y2)、断面高度扎、断面宽 度Bw和断面形状由矩形渐变为圆形的过渡圆半径Rw，对应泵轴倾角为40°的斜式出水流道 弯曲段断面数据见表6,表6中数据是以水泵叶轮直径D为基准值的相对值， 表6对应泵轴倾角为40°的斜式出水流道弯曲段断面数据表
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【专利摘要】本实用新型公开了水力性能优异的系列斜式出水流道，属于水利工程泵站技术领域。提供与倾角为15°、20°、25°、30°、35°和40°的斜式轴伸泵配套使用的6种斜式出水流道的立面图（含断面位置线）、平面展开图（含断面位置线）和断面数据表；根据拟应用本实用新型的泵站的设计净扬程，确定对应的斜式出水流道；将所确定的斜式出水流道数据表中的数据乘以拟应用本实用新型的泵站的水泵叶轮直径进行换算，即可得到该泵站斜式出水流道的尺寸。换算后的流道水流转向有序、扩散均匀、水头损失小、水力性能优异。本实用新型实用性强、应用方便，对保证斜式出水流道的设计质量，确保泵站的安全、稳定和高效运行具有重要意义。
【IPC分类】F04D29-40
【公开号】CN204476865
【申请号】CN201520043127
【发明人】陆林广, 徐磊, 陆伟刚, 王海, 李亚楠, 练远洋, 施克鑫
【申请人】扬州大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月21日