斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法技术

本发明专利技术涉及流动计算领域，提供了一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，包括，确定斜式轴流泵的泵段及出水流道的参数，得出叶轮出口等效环量密度Γd、出水流道流动偏转强度Ds，根据叶轮出口等效环量密度Γd、出水流道流动偏转强度Ds，获得斜式轴流泵的出水流道进口环量、泵段和出水流道指定断面通道的平均过流速度、以及出水流道中隔墩左右两侧的偏流比和流量中的一种或多种。本发明专利技术提供的斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，简便而高效，用于指导斜式轴流泵优化设计、工况控制及安全稳定运行。

A Method for Determining Flow Deflection Parameters of Outlet Channel of Inclined Axial Flow Pump

The invention relates to the field of flow calculation, and provides a method for determining the flow deflection parameters of the outlet passage of an inclined axial flow pump, including determining the parameters of the pump section and outlet passage of an inclined axial flow pump, obtaining the equivalent circulation density d at the outlet of the impeller and the flow deflection intensity Ds at the outlet of the outlet passage, and obtaining the oblique axial flow according to the equivalent circulation density d at the outlet of the impeller and the flow deflection intensity Ds of the outlet passage. One or more of the inlet circulation of the outlet passage, the average flow velocity of the designated section passage of the pump section and the outlet passage, and the deviation ratio and flow rate of the left and right sides of the pier in the outlet passage. The method for determining the flow deflection parameters of the outlet passage of the oblique axial flow pump provided by the invention is simple and efficient, and can be used to guide the optimal design, working condition control and safe and stable operation of the oblique axial flow pump.

【技术实现步骤摘要】
斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法
本专利技术涉及流动计算领域，特别是涉及一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法。
技术介绍
斜式轴流泵常简称斜轴泵，是我国灌溉排水工程领域使用的一种低扬程、大流量水泵，通常情况下叶轮直径大于3米、流量大于30立方米/秒。斜式轴流泵的主要优点是进水流道水力损失小、叶轮进口流动均匀、泵段效率高。然而，斜式轴流泵的出水流道前部的双弯曲段会导致轴流泵导叶出口环量沿径向呈现非线性分布、出水流道入口左上方出现与叶轮旋转方向相同的高强度涡旋，进而造成出水流道流动向左下部偏转、出水流道隔墩两侧流量不等，这对水泵稳定运行和控制带来困扰。为了指导斜式轴流泵优化设计、工况控制及安全稳定运行，工程中需要提前计算出水流道中流动偏转参数。然而，现场直接测试的方法难度大、成本高，且所得到出水流道中流动偏转参数精确度低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：斜式轴流泵出水流道偏转参数的现场测量难度大、成本高、精度低。本专利技术的目的是：提供一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，用于指导斜式轴流泵优化设计、工况控制及安全稳定运行。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，确定斜式轴流泵的泵段及出水流道的参数，至少包括所述斜式轴流泵的设计扬程Hd、叶轮旋转角速度ω、叶轮直径D、叶片安放角度Δγ；通过所述斜式轴流泵的叶轮出口等效环量密度Γd来表征不同工况下水流的旋转特性，所述叶轮出口等效环量密度Γd按照如下公式得出：其中，Γd表示所述叶轮出口等效环量密度，g为重力加速度，Hd为所述斜式轴流泵的设计扬程，Δγ为所述叶片安放角度，ω为所述叶轮旋转角速度，D为所述叶轮直径，表示扬程修正系数，表示水力效率修正系数；其中，扬程修正系数和水力效率修正系数按照如下公式得出，其中，Qd为所述斜式轴流泵的设计流量，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量，表示所述比值；通过所述斜式轴流泵的出水流道流动偏转强度Ds来表征流动偏转的剧烈程度，所述出水流道流动偏转强度Ds根据叶轮出口等效环量密度Γd，按照如下公式得出；其中，Ds为所述出水流道流动偏转强度，β1为出水流道的弯管段中心线相对于斜式轴流泵旋转轴线的倾斜角，β2为出水流道的弯管段中心线相对于所述出水流道的直流段中心线的倾斜角，D为所述叶轮直径，Γd为所述叶轮出口等效环量密度，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量；所述斜式轴流泵的泵段及出水流道上设置1～n个指定断面，根据所述叶轮出口等效环量密度Γd、出水流道流动偏转强度Ds，获得所述斜式轴流泵的出水流道进口环量、泵段和出水流道指定断面通道的平均过流速度、以及所述出水流道中隔墩左右两侧的偏流比和流量中的一种或多种。优选的是，所述斜式轴流泵的泵段及出水流道上的指定断面至少包括：位于叶轮出口的第一断面、位于导叶中间的第二断面、位于出水流道进口的第三断面、位于出水流道双弯曲段并沿其中心线均匀分布的第四断面到第十二断面、位于出水流道直流段进口的第十三断面、位于隔墩起始位置的第十四断面，其中，第八断面包含出水流道双弯曲段的几何拐点。在上述任意方案中优选的是，在出水流道双弯曲段的中心线延伸方向上，所述第四断面到第十二断面之间的相邻两断面之间的中心线长度相同。在上述任意方案中优选的是，所述斜式轴流泵的出水流道进口环量Γr，沿出水流道进口断面的径向，按照如下公式得出并得到分布曲线，Γr＝Ds·[1.4410·r3-2.0260·r2+0.8251·r+0.0712]·πDΓd(0≤r≤1)；其中，Γr为所述出水流道进口环量，Ds为所述出水流道流动偏转强度，D为叶轮直径，Γd表示所述叶轮出口等效环量密度，r为出水流道的进口断面圆的径向相对坐标。在上述任意方案中优选的是，所述出水流道上各指定断面分隔成左上部通道、左下部通道、右上部通道、右下部通道，左上部通道、左下部通道、右上部通道、右下部通道的平均过流速度Vlt、Vlb、Vrt、Vrb按照如下公式得出并得到分布曲线，其中，Vlt为左上部通道的平均过流速度，Vlb为左下部通道的平均过流速度，Vrt为右上部通道的平均过流速度，Vrb为右上部通道的平均过流速度，Ds为所述出水流道流动偏转强度，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量，D为叶轮直径，l为沿出水流道中心线的各指定断面到第一断面的长度与泵段及出水流道实际流向长度的流向相对坐标，Lk为出水流道双弯曲段几何拐点所在断面到第n断面沿流道中心线的实际流向长度，Lb为泵段及出水流道的第一断面到第n断面沿流道中心线的实际流向长度。在上述任意方案中优选的是，所述出水流道双弯曲段几何拐点按照双弯曲段流道中心线的上凸段与下凸段交点位置确定，当双弯曲段流道中心线的上凸段与下凸段之间存在直线段时，双弯曲段几何拐点为直线段的中点；当双弯曲段流道中心线的上凸段与下凸段直接对接时，双弯曲段几何拐点为上凸段与下凸段的交点。在上述任意方案中优选的是，所述出水流道中指定断面左右两侧的偏流比，按照如下公式得出并得到分布曲线，Cq＝Ds·[34.4220·l4-66.5350·l3+42.8454·l2-7.5605·l]+1(0≤l≤1)；其中，Cq为出水流道中隔墩左右两侧的偏流比，Ds为所述出水流道流动偏转强度，l为指定断面沿出水流道中心线的流向相对坐标。在上述任意方案中优选的是，所述出水流道中指定断面左右两侧的流量，按照如下公式获得，其中，q1为出水流道中隔墩左侧通道的流量、q2为出水流道中隔墩右侧通道的流量，隔墩左侧通道、隔墩右侧通道为出水流道内流体流动方向的左侧、右侧，Cq为出水流道中隔墩左右两侧的偏流比，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)针对斜式轴流泵站，根据斜式轴流泵的结构参数，利用等效环量密度、偏转强度，能快速估算斜式轴流泵在不同工况下出水流道中的环量、在指定断面的流向速度及偏流比沿流向长度的变化规律，简便而高效；(2)避免了现场直接测试带来的难度大、成本高、精确度低的问题，有利于指导斜式轴流泵优化设计、工况控制及安全稳定运行。附图说明图1为利用本专利技术斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法的一优选实施例的流程图。图2为利用本专利技术斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法的具体实施过程的流程图。图3为斜式轴流泵装置整体结构及相关参数示意图。图4为斜式轴流泵的泵段与出水流道的指定断面分布的一优选实施例的结构示意图。图5为斜式轴流泵出水流道内隔墩相对位置的优选实施例的结构示意图。图6为斜式轴流泵出水流道内任意断面内局部通道相对位置示意图。图7为利用本专利技术的确定方法计算得出的斜式轴流泵的具体实施例的出水流道进口断面圆上环量沿径向分布曲线。图8为利用本专利技术的确定方法计算得出的斜式轴流泵的具体实施例的出水流道各指定断面左上部通道、左下部通道、右上部通道、右下部通道的平均过流速度沿流向分布曲线。图9为利用本专利技术的确定方法计算得出的斜式轴流泵的具体实施例的出水流道左右两侧偏流比沿流向变化曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，其特征在于，确定斜式轴流泵的泵段及出水流道的参数，至少包括所述斜式轴流泵的设计扬程Hd、叶轮旋转角速度ω、叶轮直径D、叶片安放角度Δγ；通过所述斜式轴流泵的叶轮出口等效环量密度Γd来表征不同工况下水流的旋转特性，所述叶轮出口等效环量密度Γd按照如下公式得出：

【技术特征摘要】
1.一种斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，其特征在于，确定斜式轴流泵的泵段及出水流道的参数，至少包括所述斜式轴流泵的设计扬程Hd、叶轮旋转角速度ω、叶轮直径D、叶片安放角度Δγ；通过所述斜式轴流泵的叶轮出口等效环量密度Γd来表征不同工况下水流的旋转特性，所述叶轮出口等效环量密度Γd按照如下公式得出：其中，Γd表示所述叶轮出口等效环量密度，g为重力加速度，Hd为所述斜式轴流泵的设计扬程，Δγ为所述叶片安放角度，ω为所述叶轮旋转角速度，D为所述叶轮直径，表示扬程修正系数，表示水力效率修正系数；其中，扬程修正系数和水力效率修正系数按照如下公式得出，其中，Qd为所述斜式轴流泵的设计流量，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量，表示所述比值；通过所述斜式轴流泵的出水流道流动偏转强度Ds来表征流动偏转的剧烈程度，所述出水流道流动偏转强度Ds根据叶轮出口等效环量密度Γd，按照如下公式得出；其中，Ds为所述出水流道流动偏转强度，β1为出水流道的弯管段中心线相对于斜式轴流泵旋转轴线的倾斜角，β2为出水流道的弯管段中心线相对于所述出水流道的直流段中心线的倾斜角，D为所述叶轮直径，Γd为所述叶轮出口等效环量密度，Q为所述斜式轴流泵在实际工况下的流量；所述斜式轴流泵的泵段及出水流道上设置1～n个指定断面，根据所述叶轮出口等效环量密度Γd、出水流道流动偏转强度Ds，获得所述斜式轴流泵的出水流道进口环量、泵段和出水流道指定断面通道的平均过流速度、以及所述出水流道中隔墩左右两侧的偏流比和流量中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，其特征在于，所述斜式轴流泵的泵段及出水流道上的指定断面至少包括：位于叶轮出口的第一断面、位于导叶中间的第二断面、位于出水流道进口的第三断面、位于出水流道双弯曲段并沿其中心线均匀分布的第四断面到第十二断面、位于出水流道直流段进口的第十三断面、位于隔墩起始位置的第十四断面，其中，第八断面包含出水流道双弯曲段的几何拐点。3.根据权利要求2所述的斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，其特征在于，在出水流道双弯曲段的中心线延伸方向上，所述第四断面到第十二断面之间的相邻两断面之间的中心线长度相同。4.根据权利要求1-3任意一项所述的斜式轴流泵出水流道流动偏转参数确定方法，其特征在于，所述斜式轴流泵的出水流道进口环量Γr，沿出水流道进口断面的径向，按照如下公式得出并得到分布曲线，Γr＝Ds·[1.4410...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福军，王超越，谢丽华，汤远，张树存，汪宝罗，苏胜利，赵浩儒，潘利国，戴琪悦，
申请(专利权)人：中国农业大学，浙江省水利水电勘测设计院，
类型：发明
国别省市：北京,11