一種鐘形進水流道的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及栗站系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鐘形進水流道的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐘形進水流道是常用的進水流道形式之一。因鐘形進水流道水栗吸水室多采用平 面蝸殼，故習慣又將之稱為平面蝸殼進水流道。鐘形進水流道由進口段、吸水室、導(dǎo)水錐及 喇叭管等幾部分組成。水流由前池進入流道進口段后，由吸水室將水流引向喇叭管與導(dǎo)水 錐之間的環(huán)形通道進入水栗葉輪室。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的鐘形進水流道設(shè)計方法沒有給出系統(tǒng)的設(shè)計方法，很大程度上仍主要 依賴于經(jīng)驗公式，可操作性不強，在實際設(shè)計中仍然過分依賴工程技術(shù)人員的經(jīng)驗。很難滿 足栗穩(wěn)定性能好的要求，而且很難做到計算機編程應(yīng)用和計算機輔助設(shè)計。如今栗站系統(tǒng) 是水利工程的一個重要領(lǐng)域，僅僅依靠經(jīng)驗設(shè)計得出的鐘形進水流道形狀有時不能滿足現(xiàn) 在栗站系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，需要對鐘形進水流道設(shè)計方法做進一步完善。
[0004] 專利號為201410583895. 6號的中國發(fā)明專利中公開了一種水力性能優(yōu)異的鐘形 進水流道及其應(yīng)用方法，這種設(shè)計方法提供的鐘形進水流道水力性能優(yōu)異、使用方法簡便， 可保證每座栗站鐘形進水流道的設(shè)計質(zhì)量，對于確保栗站的安全、穩(wěn)定和高效運行具有重 要意義。但是其主要參數(shù)還是依賴工程技術(shù)人員的經(jīng)驗，沒有給出系統(tǒng)的、精確的設(shè)計方 法，而且很難做到計算機編程應(yīng)用和計算機輔助設(shè)計。
[0005] 針對上述存在的缺陷，本發(fā)明人發(fā)明了一種鐘形進水流道的設(shè)計方法，不僅給出 了鐘形進水流道主要參數(shù)系統(tǒng)的、精確的設(shè)計方法，還解決了栗站運行失穩(wěn)的問題，增強了 栗站運行的可靠性，提高栗站總體水力效率，最重要的是有助于計算機編程應(yīng)用和計算機 輔助設(shè)計，能很大程度上取代鐘形進水流道原來的經(jīng)驗設(shè)計方法。
[0006] 發(fā)明目的
[0007] 本發(fā)明人提供了一種鐘形進水流道的設(shè)計方法，增強了栗站運行的可靠性，提高 栗站總體水力效率，最重要的是有助于計算機編程應(yīng)用和計算機輔助設(shè)計，能很大程度上 取代鐘形進水流道原來的經(jīng)驗設(shè)計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鐘形進水流道的設(shè)計方法。通過改善鐘形 進水流道的幾個重要參數(shù)的設(shè)計方法，改善流動情況，提高栗站運行的穩(wěn)定性。
[0009] 實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：
[0010] (1)流道高度^
[0012]式中：
[0013] Hw-流道高度，米
[0014] Q-設(shè)計工況流量，米3/小時；
[0015] D。一葉輪進口直徑，米；
[0016] (2)吸入室高度H2
[0017] H2=0.7143.Hwa97S9 ⑵
[0018] 式中：
[0019] H2-吸入室高度，米；
[0020] Hw-流道高度，米；
[0021] (3)流道高度Hl
[0022] Hl= 0. 4285HW0·9781 (3)
[0023] 式中：
[0024] HL-喇叭管高度，米；
[0025] Hw-流道高度，米；
[0026] (4)喇叭管直徑Dl
[0027] Dl= Η 2+0. 5Hl+0. 071Hw (4)
[0028] 式中：
[0029] DL-喇叭管直徑，米；
[0030] H2-吸入室高度，米；
[0031] 扎一喇叭管高度，米；
[0032] Hw-流道高度，米；
[0033] (5)吸入室后壁距Χτ
[0035] 式中：
[0036] Χτ 一吸入室后壁距，米；
[0037] Η2-吸入室高度，米；
[0038] 扎一喇叭管高度，米；
[0039] Hw-流道高度，米；
[0040] (6)導(dǎo)流錐頂圓直徑d
[0042] 式中：
[0043] d 一導(dǎo)流維頂圓直徑，米；
[0044] P-葉輪軸功率，千瓦；
[0045] η-葉輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；
[0046] (7)鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑Γι
[0047]
[0048] 式中：
[0049] D。一葉輪進口直徑，米；
[0050] Γι-鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑，米；
[0051] Θ i-鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線角度，度；
[0052] (8)鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2
[0054] 式中：
[0055] D。一葉輪進口直徑，米；
[0056] r2-鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑，米；
[0057] Θ 2-鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線角度，度；
[0058] (9)鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑r3
[0059] r3= (1. 193sin(0. 01821 Θ 3+0. 5551)+0. 5675sin(0. 03247 Θ 3+2. 532)) · D。 （9) 式中：
[0060] D。一葉輪進口直徑，米；
[0061] r3一鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑，米；
[0062] θ3-鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線角度，度。
[0063] 根據(jù)上述步驟，可以得到一種相對系統(tǒng)的、精確的鐘形進水流道主要參數(shù)的設(shè)計 方法。
[0064] 通過上述計算方法確定進水流道的主要幾何參數(shù)，包括進水流道的吸入室后壁距 Χτ、喇叭管直徑1\、導(dǎo)流錐頂圓直徑d、吸入室高度Η2、喇機管高度H、流道高度Hw、鐘形轉(zhuǎn)向 段鐘形曲線半徑Γι、鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2、鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑r3，不 同于經(jīng)驗設(shè)計法，保證栗站中鐘形進水流道設(shè)計的精確性，使理論設(shè)計與實際模型更符合， 而且更有利于計算機的應(yīng)用與編程。
【附圖說明】
[0065] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0066] 圖1是鐘形進水流道的主視圖。
[0067] 圖2是鐘形進水流道的俯視圖。
【具體實施方式】
[0068] 本發(fā)明通過以下幾個公式來確定進水流道的吸入室后壁距Χτ、喇叭管直徑、導(dǎo) 流錐頂圓直徑d、吸入室高度Η2、喇叭管高度扎、流道高度Hw、鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑 Γι、 鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2、鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑r3等幾個參數(shù)。
[0069] 此實施例是在給定葉輪進口直徑D。、設(shè)計工況流量Q、轉(zhuǎn)速η，計算鐘形進水流道的 主要參數(shù)：
[0079] 本發(fā)明采用精確公式設(shè)計法進行鐘形進水流道主要參數(shù)的設(shè)計，使栗站的水力效 率和穩(wěn)定性得到很大提高，具有良好的經(jīng)濟效益，更有利于計算機的編程應(yīng)用。由于本發(fā)明 的設(shè)計方法不同于經(jīng)驗設(shè)計法，更能確保水力部件的尺寸的相互匹配。而且計算更精確，使 理論設(shè)計與實際模型更符合。
[0080] 以上，為本發(fā)明專利參照實施例做出的具體說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施 例，也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其他實施例或變形例。
【主權(quán)項】
1. 一種鐘形進水流道的設(shè)計方法，提供進水流道的主要幾何參數(shù)，包括進水流道的吸 入室后壁距Χτ、喇叭管直徑1\、導(dǎo)流錐頂圓直徑d、吸入室高度H2、喇叭管高度扎、流道高度 Hw、鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑Γι、鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2、鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲 線半徑^等，其特征適合以下關(guān)系：式中： Χτ+吸入室后壁距，米； 隊一喇叭管直徑，米； Η2-吸入室高度，米； 扎一喇叭管高度，米； Hw-流道高度，米。2. 導(dǎo)流錐頂圓直徑d設(shè)計公式：式中： d一導(dǎo)流維頂圓直徑，米； P-葉輪軸功率，千瓦； η-葉輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分。3. 根據(jù)權(quán)利（1)要求，吸入室高度Η 2、流道高度扎設(shè)計公式： Η2= 0. 7143 · Hw0·9789 (4) Hl= 0. 4285HW0·9781 (5)4. 根據(jù)權(quán)利（1)、（3)要求，流道高度H ￥設(shè)計公式：式中： Q-設(shè)計工況流量，米3/小時； D。一葉輪進口直徑，米。5. 鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑r i、鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2、鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓 臺曲線半徑^設(shè)計公式：r3= (1. 193sin(0. 01821 Θ 3+0. 5551)+0. 5675sin(0. 03247 Θ 3+2. 532)) .D。 （9) 式中： A-鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑，米； r2-鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑，米； r3-鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑，米； Θ i-鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線角度，度； Θ 2-鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線角度，度； θ3-鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線角度，度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐘形進水流道的設(shè)計方法，提供鐘形進水流道的主要幾何參數(shù)，包括進水流道的吸入室后壁距XT、喇叭管直徑DL、導(dǎo)流錐頂圓直徑d、吸入室高度H2、喇叭管高度HL、流道高度HW、鐘形轉(zhuǎn)向段鐘形曲線半徑r1、鐘形轉(zhuǎn)向段平面蝸殼曲線半徑r2、鐘形轉(zhuǎn)向段導(dǎo)水圓臺曲線半徑r3等。采用本發(fā)明設(shè)計的鐘形進水流道不僅提高了泵站的水力效率和泵站運行的穩(wěn)定性。而且有助于計算機編程，能很大程度上取代鐘形進水流道原來經(jīng)驗設(shè)計法。
【IPC分類】F04D29/44
【公開號】CN105275885
【申請?zhí)枴緾N201510660430
【發(fā)明人】朱榮生, 楊愛玲, 張本營
【申請人】江蘇國泉泵業(yè)制造有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月14日