[发明专利]一种基于鱼存活率预测的鱼类友好型轴流泵的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及水力机械技术领域，尤其涉及一种基于鱼存活率预测的鱼类友好型轴 流泵的设计方法，适用于有各类鱼通过的大中型轴流泵设计。

背景技术

泵站广泛应用于防洪排涝以及农业灌溉，在很多国内沿河沿海城市，欧洲地势低 洼的国家，泵站的用量十分巨大。但一个负面影响在于，河流海洋中的鱼类资源通过泵站时 会遭受不可避免的损伤和死亡，进而影响鱼类的洄游和迁徙。早在2000年欧洲议会就出台 了保护鱼类栖息地的指令，包括为鱼类提供通畅的洄游，欧盟水框架指令也强调了将各种 水障碍转变为鱼友好型的重要性，在未来几年，加强补救濒危鱼类的法规也将在欧盟各国 执行。在当今许多国家重视生态保护的背景下，鱼类友好型泵及泵站的开发也受到越来越 多的关注。

经检索，没有相关鱼类通过轴流泵后存活率预测的数学模型，而在轴流泵相关的 设计方法中，几乎都为提高泵效率、泵稳定性、污物通过能力或多工况下运行的设计方法， 如公开号为CN102748300A、CN104005983A、CN103452912A的专利技术，都未考虑泵在实际运 行中会有活鱼通过，而优化设计一种鱼类友好型泵。公开号为CN104613001A的专利技术提 出了可通过鱼类的生态友好型轴流泵结构，但没有给出设计方法。因此，现有设计方法并不 能解决提高鱼类存活率这一重要的生态问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于鱼存活率预测的鱼类友好型 轴流泵的设计方法，以提高鱼类通过大中型轴流泵的存活率，避免鱼类损伤和死亡。

本发明的技术方案为：一种基于鱼存活率预测的鱼类友好型轴流泵的设计方法， 采用数学模型预测鱼类通过轴流泵后的存活率，得到叶片设计参数与鱼类存活率之间的关 系，并由此指导鱼友好型轴流泵的设计。所述数学模型主要包括叶片前缘撞击概率预测及 撞击死亡率预测，重点在于撞击速度的选择。所述鱼友好型轴流泵设计基于数学模型，采用 两叶片叶轮降低叶片前缘撞击概率，采用线性前掠前伸的叶片前缘降低撞击死亡率。

所述数学模型将鱼类考虑为一维线性僵直物体，无主观运动，与液流之间无相对 滑移，长度为L_fish的鱼类与液流的共同轴向速度为v_m1，则鱼类通过叶片前缘处过流断面所 需时间为t_fish，Q为泵流量，R₁和R₂分别为叶片前缘轮毂处和轮缘处的半径。

tfish=Lfishvm1=π(R22-R12)LfishQ]]>

叶轮转速为Nr/min，叶片数为n的叶轮转过一个叶片距s所需时间为t_blade，r为叶 片前缘任一点半径，u为叶片圆周速度。