[发明专利]一种用于低扬程泵站出水流道纠偏消涡方法及其应用

权利要求书

1.一种低扬程泵站出水流道纠偏消涡方法，其特征是：所述纠偏消涡方法是基于消减低扬程泵站出水流道进口环量进行出水流道的纠偏消涡；所述纠偏消涡方法具体为：在出水流道进口弯曲段内均匀设置m块横向导流板和n块竖向导流板，横向导流板和竖向导流板垂直相交；横向导流板的两端与出水流道进口弯曲段的左右两边壁焊接，竖向导流板的两端与出水流道进口弯曲段的上下两边壁焊接，横向导流板与竖向导流板相交处焊接；

计算横向导流板数量m和竖向导流板数量n的方法为：

引入出水流道左、右孔偏流系数λ作为衡量出水流道偏流程度的指标，将流道内的旋涡体积V作为出水流道旋涡大小的考核指标，将流道水头损失Δh作为出水流道能量性能的考核指标；

所述出水流道左、右孔的偏流系数λ计算式为：

式中，A_左和A_右分别为出水流道左侧出水孔和右侧出水孔的断面面积，和分别为通过左侧出水孔和右侧出水孔水流的平均流速；

计算偏流系数偏差值Δλ＝|λ-1|；Δλ愈大，表明出水流道内的偏流程度愈严重；若Δλ＝0，则说明左、右两孔的出流流量相等；

所述旋涡体积V和流道水头损失Δh均采用出水流道三维流场数值模拟的方法进行定量计算；

采用数值计算方法对设置导流板的出水流道进行三维流场数值模拟，以偏流系数λ、旋涡体积_V和流道水头损失Δh为评价指标，计算所需的横向导流板数量m和竖向导流板数量n。

2.根据权利要求1所述的一种低扬程泵站出水流道纠偏消涡方法，其特征是，所述计算横向导流板数量m和竖向导流板数量n的方法，具体包括以下步骤：

(1)将拟采用导流板的低扬程泵站出水流道方案记为方案F_i，i＝0，1，2，3，……；其中，无导流板的出水流道方案记为方案F₀；

(2)采用数值计算方法对出水流道方案F_i进行三维流场数值模拟，计算流量为低扬程泵站单泵设计流量，流场计算的进口环量根据水泵导叶体出口环量的检测结果设置；根据数值模拟结果，计算出水流道方案F_i的偏流系数λ_i、旋涡体积V_i和流道水头损失Δh_i，计算偏流系数偏差Δλ_i＝|λ_i-1|；

(3)对出水流道方案F_i的偏流和旋涡情况进行判别，当偏流系数偏差Δλ_i小于0.01但出水流道内有旋涡，或偏流系数偏差Δλ_i大于0.01时，转入第(4)步；当偏流系数偏差Δλ_i小于0.01且出水流道内无旋涡时，转入第(7)步；

(4)在方案F_i的基础上增加1块竖向导流板并均匀布置记为方案F_i+11，在方案F_i的基础上增加1块横向导流板并均匀布置记为方案F_i+12；

(5)计算出水流道方案F_i+11和方案F_i+12的偏流系数λ、旋涡体积V和流道水头损失Δh，计算偏流系数偏差Δλ；对方案F_i+11和方案F_i+12的指标进行比较，指标的重要程度由高到低依次为偏流系数、旋涡体积、流道水头损失，选择偏流系数偏差Δλ小、旋涡体积V小、流道水头损失Δh小的方案记为方案F_i+1；

(6)在第(5)步的基础上，令i＝i+1，返回第(2)步；

(7)计算完成，得到所需的横向导流板数量m和竖向导流板数量n。

3.根据权利要求1所述的一种用于低扬程泵站出水流道纠偏消涡方法，其特征是：若横向导流板数量m＝0，则在竖向导流板的左、右两侧均匀设置2道顺水流方向的加强筋；

若竖向导流板数量n＝0，则横向导流板的上、下两侧均匀设置2道顺水流方向的加强筋。

4.根据权利要求3所述的一种用于低扬程泵站出水流道纠偏消涡方法，其特征是：所述加强筋的断面形状为矩形，加强筋厚度为1cm，加强筋高度为5cm，加强筋的头部为半圆形，加强筋的尾部为流线型。