[发明专利]一种消除大流量斜式轴流泵站出水流道偏流的方法

摘要

本发明公开了一种消除大流量斜式轴流泵站出水流道偏流的方法，属于水利工程泵站技术领域。该方法的特征是在斜式出水流道常规中隔墩长度的基础上，适当增加中隔墩长度；采用CFD方法，对具有不同中隔墩长度增加量的斜式出水流道计算方案分别进行三维流场计算；计算所述各个方案左右两孔的出流比，并绘制所述两孔出流比与中隔墩长度增加量相对值之间的关系曲线，在该曲线上找到两孔出流比为1时所对应的中隔墩长度增加量；在出水流道常规中隔墩长度的基础上增加所得到的最适宜中隔墩长度增加量，构成拟采用的出水流道方案。本发明主要用于解决因大流量斜式轴流泵站出水流道内的水流严重偏流而导致的安装在工作闸门上的拍门产生振动的问题。

主权项

一种消除大流量斜式轴流泵站出水流道偏流的方法，其特征是，根据逐步增加斜式出水流道中隔墩长度可使流道内的水流从右偏改变为左偏的现象，右偏、左偏是面向出水流道出口向出水流道看，在斜式出水流道常规中隔墩长度的基础上适当增加中隔墩长度，采用CFD方法计算最适宜的中隔墩长度增加量，使斜式出水流道左右两孔的出流均衡，从而达到避免安装在流道出口工作闸门上的拍门在不均衡水流作用下产生振动的目的；具体包括以下步骤：(1)根据大流量斜式轴流泵站初步设计的斜式出水流道的几何形体尺寸，在出水流道内设置常规长度的中隔墩，形成出水流道计算方案1；从所述斜式出水流道直线段的水平长度中扣除已有常规中隔墩的长度，将余下的部分分为n等份，每等份的长度为ΔL；在计算方案1的基础上将中隔墩长度增加ΔL形成出水流道计算方案2；在计算方案2的基础上将中隔墩长度增加ΔL形成出水流道计算方案3；依此类推，形成(n+1)个具有不同中隔墩长度的出水流道计算方案；(2)采用CFD方法对所述斜式出水流道各计算方案进行设计流量的三维流场数值模拟，根据流场数值模拟的结果分别计算流道左右两孔的出流量；(3)所述出水流道三维流场数值模拟的边界条件按以下方式给出：①所述三维流场进口断面的边界条件为平均轴向流速和平均切向流速的迭加；②所述平均轴向流速根据所述大流量泵站单台水泵机组的设计流量和流道进口的过流断面面积计算；③为准备好所述出水流道三维流场数值模拟所需的进口断面边界条件，在水泵模型导叶体出口水流平均角速度检测装置中，对常用轴流泵模型导叶体出口断面设计流量的水流所具有的平均角速度一一进行检测，并将检测结果保存备用；④根据原型水泵与模型水泵导叶体出口断面水流速度的环量比等于模型比的原则，将所检测的模型水泵导叶体出口断面设计流量的水流所具有的平均角速度换算至原型水泵导叶体出口断面设计流量的水流所具有的平均角速度并根据流场进口断面切向动能的平衡关系，计算所述进口断面的平均切向流速；⑤所述出水流道的出口断面与所述大流量泵站的出水池连接，所述流场的出口断面设在出水池中，距出水流道出口断面2倍所述出水流道直线段的水平长度，该流场出口断面的边界条件按自由出流边界条件给出；(4)从出水流道计算方案1开始，对所述(n+1)个具有不同中隔墩长度的斜式出水流道计算方案依次进行下列计算：①采用CFD方法对出水流道进行设计流量的三维流场数值模拟；②根据第①步的三维流场数值模拟结果，计算出水流道左右两孔的出流量及出流比；③根据第②步的计算结果，以所述大流量泵站拟采用水泵的叶轮直径D0为基准，计算斜式出水流道中隔墩长度增加量的相对值并绘制流道左右两孔出流比与中隔墩长度增加量相对值之间的关系曲线；④若出水流道左右两孔的出流比小于1，则返回第①步对下一个出水流道计算方案进行第①步～第③步的工作；若左右两孔的出流比大于等于1，则进入第(5)步骤；(5)在第(4)步骤第③步绘制的关系曲线上，找到两孔出流比为1所对应的中隔墩长度增加量相对值，将其乘以水泵叶轮直径D0得到中隔墩长度增加量，将该中隔墩长度增加量确定为所述斜式出水流道的最适宜中隔墩长度增加量；(6)在斜式出水流道计算方案1的基础上增加所述确定的最适宜中隔墩长度增加量，构成所述大流量斜式轴流泵站需采用的消除偏流的出水流道方案。