第10章 进水建筑物(4进水流道).ppt

第10章 进水建筑物(4进水流道).ppt

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1、第五节进水流道一、进水流道简介1、进水流道分类按进水方向分:单向进水流道双向进水流道按流道形状分:肘形钟形簸箕形箱涵式斜式流道的型式、尺寸影响:(1)水泵的安全、高效运行(要求水泵叶轮进口断面的流速分布和压力分布均匀)(2)建站投资2、进水流道内的基本流态(单面进水、四面进水)3、进水流道设计的原则(1)叶轮进口断面的流速分布、压力分布均匀;(2)在任何情况下,流道内不产生涡带;(3)水力损失小;(4)尽可能减小流道宽度和开挖深度,以减小工程投资;(5)线型简单,便于施工。4、进水流态对水泵工作状态的影响二、肘形进水

2、流道1.肘形进水流道分段(1)直线渐缩段:顶部上翘、底部水平或上翘、进口矩形。(2)弯曲渐缩段:水流转向、该段是流道设计的关键之一。(3)直锥段:同心圆台,该段的收缩角应与叶轮室相配合。2.基本尺寸拟定(1)流道高度(H/D)试验表明,H/D↑,水流转弯的剧烈程度降低,利于叶轮进口断面的流态改善,均匀度和平均角度将提高,但是,H/D↑,挖深增加,工程量↑,H/D=1.5~2.0。(2)流道宽度(B/D)B/D↑,进口流速v↓,损失↓,利于流态改善,但工程量↑。B/D=2.0~2.5,进口流速控制在1m/s以内。(3)

3、流道长度(L/D)L/D↑,整流段加长,但工程量↑。L/D=3.5~4.5。*注意:L的确定要注意结合上部结构的布置。(4)弯曲收缩段(R,r)一般R/D=0.8~1.0r/D=0.2~0.5(5)上翘角(α,β)α=12°~30°β=5°~12°(工程上亦有采用β=20°的情况)有了上述基本尺寸,即可进行流道剖面图的绘制。3.剖面轮廓图的绘制(1)绘叶轮中心0―0和水泵座环法兰面位置m―n,并截取D。(座环内径),并以此为流道出口断面。过m、n点作座环收缩角,如图m―m和n―n。(2)由H、β→作流道底边线l―l。

4、(3)由L→进口断面位置。求进口高度hA,控制进口流速vA=0.5~1.0m/s由hA=Q/B·VA→A点(4)过A作流道的上边线R-R(与水平线呈α角)(5)作三段弧线,分别以R、r、r0为半径。如hk=(0.8~1.0)D时,可认为拟定的各尺寸满足要求;若hk太大或太小,可重新调整α、L,直到满足要求。4.平面轮廓图的绘制(流速曲线递增法、流速直线递增法)流速曲线递增法(1)初拟平面轮廓;(2)在剖面图选取断面高度hi,在平面图中选取断面宽度Bi,计算出断面积Fi;(3)由Q→vi;(4)作曲线如上述两曲线光滑,

5、说明水流在流道内的速度是递增的,没有突变,符合水力损失较小的原则,也说明了初拟的平面图与剖面图是符合实际要求的,否则,需对剖面图和平面图进行修正,直至曲线光滑。流速直线递增法(1)假定流道内流速按直线规律递增,即:∆V/∆L=C(2)由上述关系可得任意断面的流速vi(3)由vi,Q可求得该断面的面积Ai=Q/vi(4)由剖面图中可知各断面的高度hi,故断面宽度Bi=Ai/hi,从而绘出平面轮廓图。(按流速直线递增法绘出的平面图收缩比较均匀)流速曲线递增法绘制平面轮廓图步骤(1)初拟平面轮廓根据所选的宽度B定出流道进口

6、宽度。在弯曲段开始收缩,收缩一般不超过25°。(2)在剖面图中绘出流道中心线(通过作内接圆,连圆心即可)。(3)在中心线上定出有代表性的点a、b、c……,过这些点作过水断面,并将这些点投影到平面图上。(4)拟定各断面的过渡圆半径。(5)绘制平面展开图。(6)作F~L与V~L曲线进行校验。*在流道弯曲段应多取几个断面三、钟形进水流道组成:进口段、吸水室、喇叭口、导水锥等特点:流道高度较小:一般为(1.1~1.4)D(肘形(1.5~2.0)D)流道宽度稍大:一般为(2.5~2.8)D(肘形(2.0~2.5)D)四、双向进

7、水流道1.型式:肘形对接、钟形对接、箱涵式。2.优点:能满足自引、自排、抽引、抽排要求枢纽布置紧凑;节省投资。3.缺点:效率较低,流道内易产生涡带。4.流态改善方法①设隔板:②设导水锥③设泵出口导流盖④防涡消涡栅⑤其他五、进水流道三维优化水力设计方法:1、建立目标函数:流速分布均匀度速度加权平均角度2、给定一系列不同的进水流道边界3、采用数值模拟方法优化进水流道各几何参数。

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