本發(fā)明涉及一種封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦裝置及其方法,屬于泵站工程設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

封閉式進(jìn)水池是在開敞式進(jìn)水池水泵梁的位置設(shè)置一道混凝土蓋板，將開敞式進(jìn)水池封閉起來，減少自由水面，避免設(shè)置進(jìn)水池構(gòu)筑物，降低池內(nèi)流動干擾，防止表面渦的產(chǎn)生。但是對于進(jìn)水池內(nèi)出現(xiàn)的附壁渦防治作用不明顯。封閉式進(jìn)水池的附壁渦中危害較大的是后壁渦，后壁渦產(chǎn)生后，進(jìn)入喇叭管中，使得葉輪內(nèi)入流不均勻，影響整個泵站的水力效率，更為嚴(yán)重的是后壁渦是不穩(wěn)定的，變化急劇的，會使得泵裝置內(nèi)的水流脈動加劇，引起機組振動，且多為低頻振動，傳播較廣，導(dǎo)致泵房及其附近設(shè)施振動，危及整個泵站運行安全。

消除開敞式進(jìn)水池內(nèi)的后壁渦，通常采用加設(shè)管后隔板、后墻隔板等措施。但由于封閉式進(jìn)水池內(nèi)流速較大，傳統(tǒng)的開敞式進(jìn)水池消渦措施并不適用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供能夠能夠有效消除封閉式進(jìn)水池后壁附壁渦的一種封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦裝置及其方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦裝置，包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管，所述封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、封閉式進(jìn)水池后壁、封閉式進(jìn)水池頂板、封閉式進(jìn)水池底板，所述吸水管置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管，喇叭管上設(shè)有喇叭口；其特征是：

所述喇叭管后方安裝有防渦柱，所述防渦柱面向喇叭管一面為前平面，背向喇叭管的一面為后平面，面向封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的兩面均為弧形面，前平面的寬度小于后平面的長度；防渦柱的后平面距離封閉式進(jìn)水池后壁的長度為喇叭口直徑的0.12～0.21倍；所述防渦柱上后平面的寬度為喇叭口直徑的0.3～0.4倍，前平面的寬度為喇叭口直徑的0.1～0.14倍；所述防渦柱的高度為喇叭口直徑的1.8～2倍，即，前平面、后平面、弧形面的高度均為喇叭口直徑的1.8～2倍。

所述弧形面的形狀為長軸長是喇叭口直徑的0.3～0.4倍、短軸長是喇叭口直徑的0.1～0.13倍的1/4橢圓形。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦方法，其特征是：包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管，封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、封閉式進(jìn)水池后壁、封閉式進(jìn)水池頂板、封閉式進(jìn)水池底板，在吸水管置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管，喇叭管上設(shè)有喇叭口；在喇叭管后方安裝防渦柱，其中，防渦柱面向喇叭管一面為前平面，背向喇叭管的一面為后平面，面向封閉式進(jìn)水池側(cè)壁的兩面均為弧形面，前平面的寬度小于后平面的長度；防渦柱的后平面距離封閉式進(jìn)水池后壁的長度為喇叭口直徑的0.12～0.21倍；所述防渦柱上后平面的寬度為喇叭口直徑的0.3～0.4倍，前平面的寬度為喇叭口直徑的0.1～0.14倍；所述防渦柱的高度為喇叭口直徑的1.8～2倍，即，前平面、后平面、弧形面的高度均為喇叭口直徑的1.8～2倍；

水流流入封閉式進(jìn)水池，水流接觸到防渦柱后，水流易產(chǎn)生渦的空間被防渦柱填補，水流經(jīng)防渦柱時，水體被打散，各層水流能量交換，喇叭管兩側(cè)的水流在防渦柱的兩個弧形面的作用下分別順時針、逆時針流動，從而喇叭管兩側(cè)水流被隔開，互不干擾地經(jīng)喇叭口進(jìn)入喇叭管、吸水管。根據(jù)封閉式進(jìn)水池內(nèi)流動，通過控制前平面、后平面的寬度可以調(diào)節(jié)兩個弧面的位置，達(dá)到最佳的整流效果。

所述弧形面的形狀為長軸長是喇叭口直徑的0.3～0.4倍、短軸長是喇叭口直徑的0.1～0.13倍的1/4橢圓形。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)合理、方法先進(jìn)科學(xué)，通過本發(fā)明，針對封閉式進(jìn)水池內(nèi)喇叭管吸水為四周進(jìn)水，但是由于喇叭管與后壁間的水流是由喇叭管兩側(cè)繞入，且在流入喇叭管的過程中，受到后壁的阻擋，使得喇叭管后壁處的流態(tài)變得十分復(fù)雜。本發(fā)明在喇叭管后壁設(shè)置一根經(jīng)設(shè)計的防渦柱，防渦柱長邊距封閉式進(jìn)水池后壁0.12～0.21d（d為喇叭口直徑）。防渦柱的橫截面形狀是根據(jù)封閉式進(jìn)水池后壁水流流動方向設(shè)計的，防渦柱的橫截面長直邊長0.3～0.4d，短直邊長0.1～0.14d，兩邊曲線弧為1/4的橢圓，橢圓的長軸長0.3～0.4d，短軸長0.1～0.13d，防渦柱高1.8～2d。通過設(shè)置防渦柱后，水流易產(chǎn)生渦的空間被填補，水體被打散，各層水流能量交換，喇叭管左側(cè)水流沿防渦柱順時針流動，右側(cè)水流沿防渦柱逆時針流動，兩側(cè)水流被隔開，互不干擾地進(jìn)入喇叭管。

本發(fā)明的目的是針對封閉式進(jìn)水池內(nèi)后壁易產(chǎn)生漩渦的區(qū)域，發(fā)明封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦方法，通過這種方法設(shè)計了一種防渦柱，所布置的防渦柱根據(jù)封閉式進(jìn)水池的幾何尺寸采用對應(yīng)的尺寸，且布置在封閉式進(jìn)水池后壁特點位置，能夠有效消除封閉式進(jìn)水池后壁附壁渦。本發(fā)明運用流體力學(xué)原理、空間幾何學(xué)和泵站進(jìn)水池設(shè)計理論，對封閉式進(jìn)水池附壁渦防治的創(chuàng)新，用防渦柱隔開進(jìn)水池后壁處的水流，并填補出現(xiàn)漩渦位置的水體，打散水體，使水體重新組合，減小水流的渦量速度，從而達(dá)到防治封閉式進(jìn)水池附壁渦發(fā)生的作用。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)上合理、簡單并且科學(xué)，是基于流體力學(xué)原理、空間幾何學(xué)和泵站進(jìn)水池設(shè)計理論，對封閉式進(jìn)水池防治渦措施的創(chuàng)新，所述防渦柱，通過合理的參數(shù)設(shè)計，布置方式，使封閉式進(jìn)水池易發(fā)生旋渦的區(qū)域水體被打散，重新進(jìn)行能量交換，獲得更平順的流態(tài)，進(jìn)而抑制旋渦的產(chǎn)生。

當(dāng)前，隨著國家大中型灌區(qū)改造和泵站更新改造的實施，面廣量大的已建的泵站面臨檢修維護(hù)困難、安全運行問題嚴(yán)重的局面，可將其進(jìn)水池形式改造成封閉式進(jìn)水池；隨著開敞式進(jìn)水池向封閉式進(jìn)水池發(fā)展，拓展封閉式進(jìn)水池穩(wěn)定運行范圍，提高封閉式進(jìn)水池防渦消渦能力顯得十分必要。這將會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟價值和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的俯視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中防渦柱的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1喇叭管、2封閉式進(jìn)水池側(cè)壁、3封閉式進(jìn)水池后壁、4防渦柱、5封閉式進(jìn)水池頂板、6封閉式進(jìn)水池底板、7吸水管、8后平面，9、前平面、10弧形面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

一種封閉式進(jìn)水池后壁防渦柱消渦裝置，包括封閉式進(jìn)水池以及設(shè)置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的吸水管7，封閉式進(jìn)水池包括封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2、封閉式進(jìn)水池后壁3、封閉式進(jìn)水池頂板5、封閉式進(jìn)水池底板6，在吸水管7置于封閉式進(jìn)水池內(nèi)的一端設(shè)有喇叭管1，在喇叭管1上設(shè)置喇叭口，水流經(jīng)喇叭口進(jìn)入喇叭管1、吸水管7；在喇叭管1后方安裝防渦柱4，其中，防渦柱4面向喇叭管1一面為前平面9，背向喇叭管1的一面為后平面8，面向封閉式進(jìn)水池側(cè)壁2的兩面均為弧形面10，前平面9的寬度小于后平面8的長度；防渦柱4的后平面8距離封閉式進(jìn)水池后壁3的長度為喇叭口直徑的0.12～0.21倍；所述防渦柱4上后平面8的寬度為喇叭口直徑的0.3～0.4倍，前平面9的寬度為喇叭口直徑的0.1～0.14倍；防渦柱4的高度為喇叭口直徑的1.8～2倍，即，前平面9、后平面8、弧形面10的高度均為喇叭口直徑的1.8～2倍；弧形面10的形狀為長軸長是喇叭口直徑的0.3～0.4倍、短軸長是喇叭口直徑的0.1～0.13倍的1/4橢圓形；

使用時，水流流入封閉式進(jìn)水池，水流接觸到防渦柱4后，水流易產(chǎn)生渦的空間被防渦柱4填補，水流經(jīng)防渦柱4時，水體被打散，各層水流能量交換，喇叭管1兩側(cè)的水流在防渦柱4的兩個弧形面10的作用下分別順時針、逆時針流動，從而喇叭管1兩側(cè)水流被隔開，互不干擾地經(jīng)喇叭口進(jìn)入喇叭管1、吸水管7。根據(jù)封閉式進(jìn)水池內(nèi)流動，通過控制前平面、后平面的寬度可以調(diào)節(jié)兩個弧面的位置，達(dá)到最佳的整流效果。

我們可以設(shè)定d為喇叭口直徑，那么，防渦柱4的后平面8距封閉式進(jìn)水池后壁3的長度為0.12～0.21d。防渦柱4的后平面8寬度為0.3～0.4d，前平面9寬度為0.1～0.14d，兩邊弧形面10為1/4的橢圓，橢圓的長軸長0.3～0.4d，短軸長0.1～0.13d。防渦柱4高1.8～2d。