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浅淡低扬程大型泵站出水流道形式及其断流方式的选择引言随着我国工农业生产发展的需要和机电设备生产能力的提高，我国的泵站工程得到了迅速的发展。
至今，我国已经拥有大型泵站三百余座，机电排灌事业的发展，特别是大型泵站的发展，在提高了各地抗御自然灾害的能力，促进国家经济快速、稳定、健康的发展的同时，也使得我们认识到，在技术水平、工程质量、工程管理以及经济效益指标方面与国外先进水平还有着一定的差距。
总结国内外泵站工程的发展经验可知，泵站工程对高效节能的要求越来越高。
低扬程大型泵站泵装置效率目前，各水泵设计研究单位一般比较注重水泵泵段性能，将主要的精力都用于如何提高泵段效率上，为了提高1%的水泵效率，往往需付出极大的努力，而市面上各生产厂家在水泵产品性能样本及使用说明上标明并向用户保证的也仅仅是泵段效率。
因此，水泵设计制造的目标与用户的要求是有所不同的，用户要求的是包括进出水流（管）道在内的泵装置效率。
经过多年大型泵站的建设、应用的经验以及科研成果表明，由于出水流道一般为渐扩弯管，且长度较大，就水力损失而言，远远大于进水流道。
特别当水泵扬程较低时，出水流道水力损失占泵扬程比例一般为10%~15%，而泵扬程特别低时会超过20%。
因此，低扬程大型泵站在设计过程中合理的进行出水流道形式选择，对于改善出水流态，减小出水水力损失，提高泵装置效率有很大的意义。
出水流道的形式大型水泵出水流道是指从水泵导叶出口到出水池之间的过流通道。
在目前国内已建成的工程中，出水流道常采用渐扩且由圆渐方断面，以减小水流流速，从而达到减小流动水力损失的目的。
出水流道的前段为出水室，一般常见的有弯管出水室和蜗壳出水室，后段通常称为出水流道，其形式有虹吸式、平直管式、屈膝式、猫背式、斜式以及双向出水式等。
其中，目前工程实例中最常用的有虹吸式及平直管式两种。
虹吸式出水流道一般由上升段、驼峰段、下降段和出口段组成，一般采用弯管出水室与其相连。
直管式出水流道进口接弯管出水室或蜗壳出水室，纵向沿水平、向上或向下倾斜布置至出水池，其出口上缘需淹没在出水池最低运行水位以下约0.3m~0.5m。
虹吸雨水排水系统的优化设计与应用龙锋刘亚杰（深圳中海建筑有限公司，广东广州，510335）摘要：本文在分析了虹吸雨水排水系统的工作原理及技术优势基础上，以广州PZB1401项目为例，针对原设计对该系统进行了优化设计，并说明了该系统水力计算的方法和步骤。
关键词：屋面雨水排水；虹吸式排水系统；优化设计；应用the Design Optimization and Application of the Siphon Rainwater DrainageSystemLong Feng Liu Yajie（Shenzhen China overseas construction limited, 510335, Guangzhou, Guangdong）Abstract:Based on the analysis of the working principle and technique superiority of siphon rainwater drainage system, this paper expounds the procedure of the sys tem’s design optimization by taking Guangzhou PZB1401 project as an example. Besides, it explains the methods and procedure of hydraulic power calculation of the system.Key words: roof rainwater drainage; siphon drainage system; design optimization; Application随着建筑技术的不断发展，大面积、大跨度屋面（汇水面积超过5000m2）排水技术逐渐成为人们关注和研究的课题。
由于此类建筑的屋面跨度大、面积大，使得屋面荷载的承受能力较小，这就要求降雨时屋面积蓄的雨水能够在较短时间内迅速排出。
2024年建筑给排水施工中的虹吸式雨水排水技术分析一、虹吸式雨水排水技术的原理虹吸式雨水排水技术利用管道内的真空和虹吸效应实现雨水的自然流动。
当雨水进入下水道时，由于下水道的高度低于地表，水会顺势流入。
在下水道内，由于水流的运动，会在管道内部形成真空，进而形成虹吸效应。
虹吸效应使得雨水在管道内产生高速流动，从而快速排放至更低的排水管道中。
这种排水方式无需外部动力辅助，实现了自动排水。
二、虹吸式雨水排水技术的特点自动排水：虹吸式雨水排水技术无需外部动力设备，依靠虹吸效应实现雨水的自动排放。
这大大简化了排水系统的设计和施工，降低了维护成本。
高效排水：虹吸式排水技术能够有效地提升排水速度，减少积水时间。
在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统能够快速排放屋顶上的雨水，避免了因积水而引发的地基沉降等问题。
无噪音排水：传统的排水方式往往需要使用水泵等设备，这些设备在运行过程中会产生噪音，影响居住环境的舒适度。
而虹吸式排水技术无需借助机械设备，因此排水过程中无噪音产生，提升了居住环境的舒适度。
维护成本低：虹吸式雨水排水系统不易堵塞，且易于清洗和维护。
由于其设计原理使得水流速度快，不易产生淤积，从而降低了维护成本。
节能环保：虹吸式雨水排水系统无需水泵等动力设备，节省了能源消耗。
同时，它能够将雨水快速排入地下管道，减少了水资源的浪费和环境污染。
三、虹吸式雨水排水技术在建筑给排水施工中的应用虹吸式雨水排水技术适用于各种建筑物的排水系统设计，如商业建筑、住宅小区、工业园区等。
它可以应用于屋顶排水、阳台排水、花园排水等多个领域。
在屋顶排水系统中，虹吸式雨水排水技术能够快速将雨水从屋顶排出，防止雨水滞留在屋顶导致渗漏等问题。
同时，由于虹吸式排水技术的自动排水特点，无需人工干预，降低了维护成本。
在阳台和花园排水系统中，虹吸式雨水排水技术同样具有优势。
阳台和花园往往存在积水问题，传统的排水方式难以有效解决。
而虹吸式雨水排水技术能够快速将积水排出，保持阳台和花园的干燥。
论述虹吸式压力流雨水系统的应用与设计我国许多地区夏季常有大雨或暴雨，会造成屋面短时间内大量积水，若不能及时排除易引起建筑屋面的渗漏。
我国许多学者对于屋面排水问题进行了大量的研究，已有多种屋面雨水排水系统投入使用[1]随着现代建筑美学和结构设计的进步，许多屋面造型新颖的建筑都成为城市建筑的名片而得到大力发展，同时也带来了屋面雨水排水系统设计的问题。
屋面雨水排水系统设计的目标是迅速排除或者最短时间内排除屋面积水，雨水排放方案的选择应在进行技术经济比较后确定，在确保排水效率的基础上，具有良好的经济性。
1 重力流与压力流雨水排水系统的对比分析建筑雨水排水系统是防止屋面渗水的重要设施，在对屋面雨水排水系统进行设计时应根据实际情况进行选择，必须遵循迅速排水、安全、经济的原则。
当前我国建筑雨水排水系统仍主要采用重力流雨水排水系统，并在多年的应用中积累了丰富的经验[2]重力流雨水排水系统主要包括普通雨水斗、悬吊管、立管、埋地管及出户管等部分，其工作原理是利用雨水的重力进入排水系统，但当雨水流量过大时，超量水会对排水管道产生压力，容易导致排水系统的损坏。
随着科技的进步，压力流（虹吸式）雨水排水系统的设计与建设逐渐成熟，在我国也开始得到推广与应用[3]相比重力流雨水排水系统，虹吸式雨水系统的系统组成基本一致，包括防漩涡雨水斗、悬吊管、立管和出户管等部分，但防漩涡雨水斗的技术要求较高，要保证系统水力上的平衡才能正常使用。
重力流雨水系统采用普通雨斗，按有压非满流状态进行排水设计，而虹吸式雨水系统的雨水斗具有防漩涡功能，在屋面雨水高度超过雨水斗高度时通过控制雨水流量使得系统中排水管道呈满流状态，这极大地提高了排水效率。
实测资料表明，重力流雨水系统雨水斗与立管的距离越近，排水能力越强，但达不到虹吸式雨水系统的排水能力，而虹吸式雨水系统不会因雨水斗与立管距离的不同产生不均匀排水的问题。
因此，通常重力流雨水系统采用单斗排水设计，而虹吸式雨水系统可在悬吊管排水极限的范围内接入多个雨水斗。
虹吸式雨水排水系统建设计划实施背景：随着城市化进程的加快，城市面积不断扩大，大量的水泥路面和建筑物使得雨水无法迅速渗入地下，导致城市排水系统的压力增大。
传统的雨水排水系统往往采用集中排水方式，即将雨水通过排水管道集中排入河流或污水处理厂。
然而，这种方式存在一些问题，如排水管道容易堵塞、排水能力有限、对水资源的浪费等。
因此，需要引入一种新型的雨水排水系统，以解决传统系统存在的问题。
工作原理：虹吸式雨水排水系统是一种利用虹吸原理进行雨水排水的系统。
其工作原理是通过设置虹吸管和虹吸井，利用虹吸效应将雨水从低处抽取到高处，然后再自然流入下方的河流或污水处理厂。
虹吸管的上端与虹吸井相连，下端通过排水管道与河流或污水处理厂相连。
当雨水积聚到一定程度时，通过虹吸效应将雨水抽取到虹吸管中，然后通过管道自然流入下方的水体。
实施计划步骤：1.调研分析：对城市排水系统现状进行调研，了解传统系统存在的问题，并确定虹吸式雨水排水系统的适用范围。
2.设计方案：根据调研结果，设计虹吸式雨水排水系统的具体方案，包括虹吸管和虹吸井的设置位置、排水管道的布置等。
3.建设实施：根据设计方案，进行虹吸式雨水排水系统的建设实施，包括虹吸管和虹吸井的安装、排水管道的铺设等。
4.系统测试：对建设完成的虹吸式雨水排水系统进行测试，验证其工作效果和排水能力。
5.推广应用：根据测试结果，对虹吸式雨水排水系统进行优化改进，并推广应用到更多的城市和地区。
适用范围：虹吸式雨水排水系统适用于城市道路、广场、居民小区等区域的雨水排水。
特别适用于排水管道较长、排水能力要求较高的地区。
创新要点：1.利用虹吸原理进行雨水排水，避免了传统系统的一些问题。
2.虹吸式雨水排水系统可以根据实际情况进行设计和调整，灵活性较高。
3.虹吸式雨水排水系统能够提高雨水的利用率，减少对水资源的浪费。
预期效果：1.提高城市排水系统的排水能力，减少排水管道堵塞的可能性。
2.减少对水资源的浪费，提高雨水的利用率。
泵站虹吸式出水管数值模拟及水力优化
谭淋露;冯建刚;陈毓陵;王晓升
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2014()3
【摘要】利用RNGk-ε紊流模型,采用有限体积法和结构化网格,对虹吸式出水管进行数值模拟。
由数值模拟结果分析了虹吸式出水管内部水力特性,并通过改变影响虹吸管水力特性的几个主要参数对原方案虹吸管进行了水力优化。
优化方案较原方案进行比较,在水流流态、压力分布和水力损失方面,均有明显改善,可为虹吸式出水管设计提供参考。
【总页数】5页(P126-129)
【关键词】虹吸式出水管;数值模拟;水力优化
【作者】谭淋露;冯建刚;陈毓陵;王晓升
【作者单位】河海大学水利水电学院;上海大学上海市应用数学和力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TV675
【相关文献】
1.泵站虹吸式出水管设计参数对水力特性影响的研究 [J], 谭淋露;宋猛猛;卢江海;姚玲霞
2.大型城市取水泵站虹吸式出水管水力特性研究 [J], 冯建刚
3.城市排污泵站虹吸式出水管水力瞬变过程现场试验分析 [J], 于永海;徐辉;陈毓陵;
何逢标;冯建刚
4.泵站调节池水力优化的数值模拟 [J], 朱晓明;叶源新;王晓升;张睿
5.泵站虹吸式出水管虹吸形成过程气液两相流数值模拟 [J], 王晓升;冯建刚;陈红勋;卜立峰;谭琳露
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!""#年$月农业机械学报第%&卷第$期大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计陆林广"杲东彦"祝"婕""!摘要""采用三维紊流数值模拟的方法!揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态"提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法!逐一改变流道几何尺寸#观察流态变化#逐步优化流道型线!以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计"通过专门设计的模型试验!验证了虹吸式出水流道优化水力设计的效果$关键词#泵站"虹吸式出水流道"流态分析"优化设计中图分类号#2T 5%5’$文献标识码#"H 9"+)#)M %$/*#5+,B 03+1’&.!+9-&’H #"50"+’X */10J #)9+’1!"*"+&’3&*&(%+*$%+"5$-0-%+C$%"./*4(’%Y C +F j I N G,+)-./0)12&(:3"/*,"%0;*9F *<’%;:<-87$;;’9%(%?(7/-%-*;<’;(%<$9+’7*=7(%+?;$;(-%?8$?(<<*?;9$;’,F C *?(%+%0;*9F *<’%;:<-8%*=’9(>$<>$<>*<$;(-%>-,’D "=’;/-,8$?7*;:-98$9,F $?’,-%;/’>-,’$%,+’-=’;9(>=-,’<-:?(7/-%-*;<’;D 2/’-7;(=*=/C ,9$*<(>,’?(+%-:?(7/-%-*;<’;/$?F ’’%9’$<A (S ’,?;’7F C ?;’7D 2/’9’?*<;-:;/’,’?(+%/$?$<?-F ’’%B ’9(:(’,F C *?(%+?7’>($<;’?;=-,’<B ($;/(?=’;/-,D;0%6&/$3"M *=7(%+?;$;(-%!H (7/-%-*;<’;!I <-87$;;’9%$%$<C ?(?!E 7;(=*=,’?(+%收稿日期’!""%"35!陆林广"扬州大学水利科学与工程学院"教授!!!#""3"扬州市杲东彦"扬州大学水利科学与工程学院"硕士生祝"婕"扬州大学水利科学与工程学院"硕士生""引言虹吸式出水流道在我国应用相当广泛$!"世纪&"年代初建造的我国第一座大型抽水站(((江都第一抽水站采用了虹吸式出水流道!在以后建造的5""多座大型低扬程泵站中!大多采用了这种形式的出水流道$目前已正式开工的南水北调东线工程计划建设的#"多座大型泵站中!也有不少泵站拟采用虹吸式出水流道$虹吸式出水流道由上升段和下降段两大部分组成!断面形状变化比较复杂!上升段的断面形状由圆变方!在平面上逐渐扩大#在立面方向上则略微收缩$驼峰顶部一般设计成扁平状的矩形!以尽可能降低峰顶的真空度!峰顶断面面积则按满足形成虹吸所需的最小流速确定$下降段在立面方向上逐渐扩散!在平面方向上或为等宽#或呈扩散型!断面形状由驼峰处的扁平矩形逐渐扩散为窄而高的矩形$出水流道内的流态及动能回收情况决定了出水流道%包括流道出口&的水力损失!对水泵装置的能量性能有明显影响!尤其是对低扬程泵站!由于出水流道水力损失在水泵总扬程中所占的比例较大!其水力性能对水泵装置性能的影响更为突出$南水北调东线工程中的泵站!不仅扬程低!而且年运行时间特别长%#"""/以上&!若能通过减少出水流道水力损失提高水泵装置效率即使是5J !每年所节省的电能也相当可观$泵站出水流道的水力设计过去一直采用一维流动理论%平均流速法&!与实际三维流动情况出入很大$这种设计理论的关键问题在于未能考虑出水流道内的流速分布情况$53E 4年颁布实施的水利部万方数据部颁标准!泵站设计规范"#H0!"$B E&$曾将虹吸式出水流道的一维流动设计方法作为指导性方法列于附录%5&’但5334年颁布实施的国家标准!泵站设计规范"#5U(2#"!&#B34$’这部分内容已被删去%!&)采用三维流动的理论解决出水流道内存在的流态问题并实现出水流道的优化水力设计’已经被提上议事日程%%&)<"虹吸式出水流道水力优化设计目标出水流道优化水力设计的基本思路与解决进水流道优化水力设计问题的思路类似%$&’即给定一系列不同的出水流道边界*完成一系列相应的正命题计算’考察不同边界流道内的三维流态’通过逐一优化流道几何参数*仔细调整流道型线’以流道内不发生脱流和旋涡*流道出口断面的流速分布应尽可能均匀为目标’用一系列正命题的解逼近最优解’在控制尺寸给定的条件下实现流道水力损失最小)>"虹吸式出水流道几何边界数学模型图5所示为虹吸式出水流道的示意图’整个流道以驼峰顶部断面O B O为界分为两个部分’左侧为上升段’右侧为下降段)为便于进行流道的优化设计计算’两个部分的几何形状均分别采用简单变量和函数变量进行数学描述)图5"虹吸式出水流道的几何参数I(+D5"5’-=’;9(>7$9$=’;’9?-:?(7/-%-*;<’;"水泵叶轮中心的安装高程取决于进水流道进口前的最低水位’在叶轮中心高程确定以后’水泵出水导叶出口断面的高程也随之确定)虹吸式出水流道进口断面与水泵导叶体出口断面相接)在图5中’虹吸式出水流道的各几何参数均以其进口断面的中心零点为基准)>=<"上升段内的变量>=<=<"简单变量‘\!+++上升段高度’指零点至驼峰顶部断面中心点的距离Q T+++上升段水平长度’指零点至驼峰顶部断面的水平距离‘!+++驼峰顶部断面的高度:!+++驼峰顶部断面的宽度7+++上升段进口处的锥角’其值应等于水泵出口导叶的扩散角_!+++流道进口断面直径>=<=>"函数变量上升段的函数变量有,上边线的形状2507 250#X$*下边线的形状2!072!0#X$*流道宽度变化规律:07:0#X$和沿流道中心线各断面的收缩圆半径变化规律K07K0#X$’它们可分别设定为四次多项式函数2507C50A D50X A L50X!A R50X%A.50X$#5$2!07C!0A D!0X A L!0X!A R!0X%A.!X X$#!$:07C%0A D!0X A L%0X!A R%0X%A.%0X$#%$K07C$0A D$0X A L$0X!A R$0X%A.$0X$#$$为使水流尽可能地平顺’上述$方程均应满足其各自端点的几何边界条件对于2507250#X$’有250B_!#$!7"##$ 2c50B_!#$!7;$%#3"i B7$#&$250#Q T$7‘\!A‘!!#4$2c*0#Q T$7"#E$对于2!072!0#X$’有2!0_!#$!7"#3$2c!0_!#$!7;$%#3"i A7$#5"$2!0#Q T$7‘\!B‘!!#55$2c!0#Q T$7"#5!$对于:07:0#X$’有:0#"$7_!#5%$:c0#"$7;$%7#5$$:0#Q T$7:!#5#$:c0#Q T$7:%B:!Q K#5&$对于K07K0#X$’有K0#"$7_!!#54$K c0#"$7B;$%7#5E$K0#Q T$7"#53$K c0#Q T$7"#!"$式#5$!#$$中各有#个待定系数’除需各自满VW"第$期陆林广等,大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计 万方数据足其$个几何边界条件外!每个方程均引入一个调整点"#X5)!25$X5)%&’#X!)!2!$X!)%&’#X%)!2%$X%)%&和#X$)!2$$X$)%&!在一定范围内改变调整点的数值!便可得到不同的待定系数的解!因而也就得到不同的上升段形状(>=>"下降段内的变量>=>=<"简单变量‘\%)))下降段高度!指驼峰顶部断面中心点至流道出口断面中心点的距离Q K)))下降段水平长度!指驼峰顶部断面至流道出口断面的水平距离‘%)))流道出口断面的高度:%)))流道出口断面的宽度>=>=>"函数变量下降段的函数变量有"上边线形状25X7 25X$X%’下边线的形状2!X72!X$X%和流道宽度变化规律:X7:X $X%!下降段的断面形状一般为矩形!故无需考虑断面收缩圆半径的变化问题(下降段%个函数变量同样可分别设定为四次多项式函数25X7C5X A D5X X A L5X X!A R5X X%A.5X X$$!5%2!X7C!X A D!X X A L!X X!A R!X X%A.!X X$$!!%:X7C%X A D%X X A L%X X!A R%X X%A.%X X$$!%%为使水流尽可能地平顺!上述%个方程也应满足其各自端点的几何边界条件对于25X725X$X%!有25X$Q T%7‘\!A ‘!!$!$%2c5X$Q T%7"$!#%25X$Q T A Q K%7‘\!B‘\%A ‘%!$!&%2c5X$Q T A Q K%7"$!4%对于2!X72!X$X%!有2!X$Q T%7‘\!B ‘!!$!E%2c!X$Q T%7"$!3%2!X$Q T A Q K%7‘\!B‘\%B‘%!$%"%2!X$Q T A Q K%7"$%5%对于:X7:X$X%!有:X$"%7:!$%!%:c X$Q T%7:%B:!Q K$%%%:X$Q T A Q K%7:%$%$%:c X$Q T A Q K%7"$%#%式$!5%!$!%%中各有#个待定系数!除需各自满足其$个几何边界条件外!每个方程均引入一个调整点"#X5)!25$X5)%&X’#X!)!2!$X!)%&X和#X%)! 2%$X%)%&X!在一定范围内改变调整点的数值!便可得到不同的待定系数的解!因而也就得到不同的下降段形状("虹吸式出水流道优化水力设计应用实例宝应泵站位于江苏省境内!是南水北调东线工程的梯级泵站之一(该泵站进’出水流道分别采用了肘形进水流道和虹吸式出水流道(为了在土建投资一定的条件下获得最佳的泵装置水力性能!受江苏省南水北调潼河三阳河宝应站工程建设局的委托!应用本文前述的方法对该站虹吸式出水流道进行了优化水力设计研究(虹吸式出水流道内流场的三维紊流数值模拟!其控制方程’边界条件及离散方程等参见文献##&(在本项研究中!虹吸式出水流道水力优化的主要任务是在给定条件下对流道的线形进行优化(虹吸式出水流道型线的优化具有较大的空间!其中对流道线形影响最大的因素!是驼峰的相对位置(=<"虹吸式出水流道水力优化方案根据宝应泵站的具体情况!对原设计虹吸式出水流道进行了优化计算(本文对优化前’后两个方案的虹吸式出水流道主要几何尺寸列于表5!图!为两个方案流道的网格剖分示意图(表<"优化前和优化后虹吸式出水流道的主要几何参数@*:A<"L*3+,10&)0"/+,9*/*)0"0/3&.&/+1+’*5*’$&9"+)*53+9-&’&#"50"3‘\!‘\%Q T Q K:!:%‘!‘%优化前方案%’%5E_""’E4$_"#’443_"%’5E3_"!’"%"_"!’!#E_""’&3$_"5’$E$_"优化后方案%’%""_""’E4$_"$’543_"$’4E3_"!’"34_"!’!#E_""’&#E_"5’$E$_" ""注"表中_"为水泵叶轮直径=>"优化前!后流道内流态的比较图%$给出了优化前方案虹吸式出水流道纵向平面的流场模拟结果(由流场图可以清楚地看到流道内的速度分布"在流道进口段!由于水流在弯管内急剧转向!流速分布很不均匀!流道上部流速较大’下部流速较小*随着流道断面的逐渐扩大!水流速度NW农"业"机"械"学"报!""#年" 万方数据逐步减小并趋向于均匀分布!在驼峰段"水流以更大的角度急剧转向"在越过峰顶进入下降段以后"强烈的惯性作用迫使水流偏向流道上侧"而在流道下侧则形成了较大范围的脱流#这种脱流现象最终导致在流道的出口附近形成一个体积较大的旋涡"较大程度挤占了流道出口的有效出流面积#流道出口流速分布很不均匀"愈靠近上方"流速愈大#图%F 给出了优化后虹吸式出水流道纵向平面的流场模拟结果#由流场图可以很清楚地看到"流道优化后"流道下降段的流态明显改善"虽然在流道下部仍有旋涡存在"但旋涡的范围已缩小很多$强度也显著减弱#图!"优化前$后虹吸式出水流道网格剖分示意图I (+D !"K ’?/-:-9(+(%$<$%,-7;(=$<?(7/-%-*;<’;?%$&优化前"%F&优化后"图%"优化前$后虹吸式出水流道内的流场图I (+D %"I <-87$;;’9%>-=7*;’,(%-9(+(%$<$%,-7;(=$<?(7/-%-*;<’;?%$&优化前"%F&优化后"图$"优化前$后虹吸式出水出水流道的水力损失I (+D $")C ,9$*<(><-??-:-9(+(%$<$%,-7;(=$<?(7/-%-*;<’;?%$&模型试验结果"%F&换算至原型的结果!下转第T N 页"=?"优化前#后流道几何形状的比较优化前$后两个方案的主要区别在于’优化前方案驼峰的位置距流道出口较近"优化后的方案将驼峰向流道进口方向移动了$’345=%5’&"$_"&"其作用如下’%5&流道下降段的下降角变小$坡度变缓"可有效地减弱水流脱壁现象!%!&上升段的上升角"加大"由!&’5i 增加到%#’4i "从而加大了流道进口段水流转向的角度"可减少由于水流转向而产生的局部水力损失!%%&驼峰处的转角"!也随之加大"由约5"$i 增加到约555i "这对减小由于水流转向而产生的局部水力损失同样是十分有利的#?=C "模型试验验证结果=C =<"流态比较优化前的流态’水流在越过峰顶进入下降段以后"强烈的惯性作用迫使水流偏向流道上侧"而在流道下侧则形成了较大范围的脱流#优化后的流态’在流道下降段"旋涡仍然存在"但旋涡发生的位置距驼峰顶较远"旋涡的范围缩小很多$强度也显著减弱#模型试验结果与三维紊流流动数值模拟的结果一致#=C =>"流道水力损失比较在试验流量范围内"对优化前$后虹吸式出水流道的水力损失进行了测试和比较#图$所示为优PW "第$期陆林广等’大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计万方数据而国内仿制的产品!效率根本不下降!没有收敛的迹象!偏工况的现象更为严重!泵的运行效率较低!时而烧毁电机"采用上述离心泵粘性流水力设计方法!对G #U &##"5&"型冲压泵进行改进设计取得了良好效果见图&!从图中试验曲线可以看出!偏工况情况大有改进!而且泵运行效率提高了&J !汽蚀性能良好#作为冲压焊接成型单级单吸离心泵产品!共生产了!""多个规格!已试制卧式多级泵5$种!立式多级泵!"种新产品!出口到#"多个国家和地区#F "结论$5%低比转数离心泵由于流道窄长&粘性效应明显!按’理想流体(设计离心泵!难以达到预想的效果!液体粘滞力是导致其运行效率低的重要原因#$!%提出了把’理想流体(作为参照量!把粘性边界层作为动边界条件的粘性流水力设计方法#$%%针对冲压焊接离心泵的特点!建立了泵吸入口的粘性流方程组!求解粘性流过流通道及速度场的畸变值!按畸变值设计泵的叶型和流道#$$%采用离心泵粘性流水力设计方法设计的低比转数冲压焊接离心泵!解决了离心泵长期存在的’偏工况(运行问题!提高了泵的运行效率!取得了良好的经济效益和社会效益#参考文献5"袁寿其D 低比转速离心泵理论设计D 北京)机械工业出版社!5334D !"关醒凡D 现代泵技术手册D 北京)宇航出版社!533#D%"*苏+洛马金""D 离心泵与轴流泵D 梁荣厚译D 北京)机械工业出版社!53E &D$"陈晓玲!张武高!薛敦松D 离心油泵的性能与相似准则关系D 上海交通大学学报!!""%!%4$#%)&E %!&E &#"张远君D 流体力学大全D 北京)北京航空航天大学出版社!5335D 3!%!&"刘元义!蔡保元!霍春源D 不锈钢冲压焊接多级泵研究发展现状及应用前景D 淄博学院学报!!""!!$$%)&&!&34"蔡保元D 水力机械内的固液二相流设计新理论D 工程热物理学报!5335!5!$E %)!&5!222222222222222222222222222222222222222222222!&&!上接第T ?页"前&后虹吸式出水流道的水力损失#由图$可见!在整个试验流量范围内!优化后的流道水力损失均小于优化前流道的水力损失#C "结论$5%采用三维紊流数值计算的方法模拟虹吸式出水流道内的流态可以较为准确地揭示出水流在流道内的基本流动形态#$!%在流道主要控制尺寸一定的条件下!虹吸式出水流道内的流态及流道的水力损失取决于其型线!为获得最佳的水力性能!应对其进行仔细的水力优化计算#$%%本文所提出的以三维流动模拟为基础的虹吸式出水流道优化水力设计方法可以有效地改善水流在流道内的流态!减少水力损失#参考文献5"H 0!"$B E &"泵站设计规范D !"5U ,2#"!&#B 34"泵站设计规范D%"陆林广!杲东彦D 大型泵站斜式出水流道优化水力设计D 农业机械学报!!""!!%%$&%)&"!&%$"陆林广D 泵站进水流道设计理论研究的新进展D 河海大学学报!!""5!!3$5%)$"!$##"陆林广!刘丽君!刘军D 泵站出水流道基本流态分析D 水利学报!!"""!$%%)&3!4&[W 农"业"机"械"学"报!""#年"万方数据大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计作者：陆林广， 杲东彦， 祝婕， Lu Linguang， Gao Dongyan， Zhu Jie作者单位：扬州大学水利科学与工程学院刊名：农业机械学报英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY FOR AGRICULTURAL MACHINERY年，卷(期)：2005，36(4)被引用次数：6次1.SD 204-1986.泵站设计规范[期刊论文]-2.GB/T 50265-1997.泵站设计规范3.陆林广.杲东彦大型泵站斜式出水流道优化水力设计[期刊论文]-农业机械学报 2002(06)4.陆林广泵站进水流道设计理论研究的新进展[期刊论文]-河海大学学报(自然科学版) 2001(01)5.陆林广.刘丽君.刘军泵站出水流道基本流态分析[期刊论文]-水利学报 2000(03)1.期刊论文李彦军.颜红勤.葛强.严登丰.胡德义.LI Yan-jun.YAN Hong-qin.GE Qiang.YAN Deng-feng.HU De-yi泵站虹吸式出水流道优化设计-排灌机械2008,26(4)对虹吸式出水流道的型线进行数学建模的基础上,开发了基于流道参数的优化设计软件,该软件能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.结合三维紊流数值模拟对流道内流场进行三维空间的仿真,检验了流道的水力性能.建立了以虹吸式出水流道水力损失为目标函数、驼峰断面位置为求解变量的最优化问题数学模型,求解结果表明:当驼峰位于流道进口的正上方,即进口弯管段变为近似直管时,整个虹吸式出水流道的水力损失为最小.说明在设计虹吸式出水流道时,在泵站结构布置允许的条件下,驼峰的位置应尽可能向流道进口方向靠近,以减小出水流道的水力损失,提高泵装置效率.2.期刊论文黄云仙泵站虹吸式出水流道存在的问题和改造方案探讨--以益阳市新河泵站为例-湖南水利水电2005,""(6)由于地基不均匀沉陷引起管道断裂、驼峰底部高程低于出水池最高运行水位等原因,采用虹吸式出水流道的明山、新河两泵站在高洪水位时已不能安全正常运行,严重危及到所在堤段的防洪保安和泵站本身的运行安全,在更新机电设备的基础上,对两泵站的虹吸式出水流道进行改造是非常必要的.经过技术经济比较,采用直管式出水流道具有结构简单、施工方便、启动扬程低、运行稳定等优点.3.期刊论文刘梅清.杨文容.徐叶琴带虹吸式出水流道轴流泵站起动水力过渡过程研究-武汉大学学报(工学版)2003,36(1)应用空气动力学的原理,建立了泵站最大起动扬程计算的数学模型.通过与试验结果的比较,起动过程中的水泵扬程、流量以及流道内空气压力等参数的计算结果与试验基本吻合,表明文章提出的计算方法是正确的.同时,所提出的结论和建议为我国泵站工程的优化设计和经济运行具有一定的指导意义.4.学位论文戴红霞驼峰后带长直管的泵站虹吸式出水流道水力特性研究2006虹吸式出水流道具有总水头损失小，年耗电量和年运行费用低，维修操作工作量少，断流方式简单，管理方便，运行安全可靠等优点，因此国内大型泵站中多采用此类出水流道。
