一种仿生异型导流墩装置及其使用方法

1.本发明涉及一种仿生异型导流墩装置及其使用方法，属于水利工程、市政工程技术领域。


背景技术：

2.灯泡贯流泵装置进出水流道平直，整体流道效率较高。但是由于灯泡体的存在，使得灯泡贯流泵装置出水流道内部流态复杂。首先，由于受导叶出口环量和灯泡体的影响，其中导叶出口环量的影响最为明显，使得灯泡贯流泵装置出水流道内存在较大范围的脱流和漩涡。其次，灯泡体占据了出水流道内水流通道，出水流道灯泡体段水流流速变化剧烈，灯泡体尾部区域存在着漩涡和偏流，该段是水力损失最严重的地方。为进一步提高灯泡贯流泵装置的效率，亟需改善灯泡贯流泵装置出水流道内流态。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种仿生异型导流墩装置及其使用方法。
4.本发明的目的是这样实现的，一种仿生异型导流墩装置，其特征是：包括异型导流墩，设r为50-100cm;所述异型导流墩的前部为半径为r的半圆，异型导流墩前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，后部为逐渐减小流线型椭圆形；异型导流墩的水平中轴面长为4.5r；所述异型导流墩的上端断面、下端断面皆为水滴形，异型导流墩的上端断面前部半圆直径为0.2r；所述异型导流墩的竖直中轴面前部设置若干个导流孔，导流孔进水口位于异型导流墩最前处竖直中轴线上，导流孔的出水口位于异型导流墩的两侧，每个导流孔均有1个进水口、2个出水口；若干个导流孔自竖直中轴线中心向上下两端依次设置，相邻两个导流孔之间间隔0.6r，导流孔的进水口半径为0.2r,出水口半径为0.1r；每个导流孔均有2个导流孔流道，每个导流孔流道均由设置进水口的前部半径为1.2r的圆弧与设置出水口的后部半径为1.4r的圆弧组成，中间连接处为光滑曲线。
5.所述异型导流墩整体外形为类似鲳鱼型。
6.所述导流孔的数量为7个。
7.一种异型导流墩装置的使用方法，包括以下步骤：s1、安装灯泡贯流泵；将灯泡体主体安装固定于灯泡贯流泵内，灯泡体主体包括中部圆柱体、尾部圆台体，灯泡贯流泵的两端分别设有进水口、出水口，灯泡贯流泵的进水口处安装有叶轮，灯泡贯流泵的内壁安装有前置固定导叶和后置固定导叶；后置固定导叶面向灯泡贯流泵进水口处的叶轮，且叶轮位于前置固定导叶、后置固定导叶之间，后置固定导叶面向灯泡体主体的中部圆柱体，灯泡体主体的尾部圆台体面向灯泡贯流泵的出水口；得到灯泡贯流泵；
s2、将灯泡贯流泵安装于水流管道内，灯泡贯流泵的进水口面向水流管道的进水流道，灯泡贯流泵的出水口面向水流管道的出水流道；在出水流道施工时，在出水流道内同步浇筑异型导流墩，且异型导流墩的前部面向尾部圆台体，异型导流墩的后部面向出水流道的出口；异型导流墩的高为l，l为出水流道高度；s3、启动灯泡贯流泵，叶轮转动，水流从进水流道流入经过前置固定导叶、叶轮和后置固定导叶之后，水流依次经过中部圆柱体、尾部圆台体、异型导流墩后从出水流道排出；部分水流从异型导流墩前部方向的导流孔上进水口流入，从异型导流墩两侧的导流孔上出水口流出；由于异型导流墩前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，便于对出水流道中间部分进行消涡整流，同时对四周流态较稳定部分减少影响，以便减少水力损失，异型导流墩后部为逐渐缩小的椭圆形，异型导流墩水平中轴线最长，以便改善流道中心紊乱水流，自水平中轴面向上下逐渐变短，以减小对相对稳定流态水域的影响；通过水平断面为流线型的异型导流墩，对灯泡体后不良流态进行平顺，减小水力损失，同时竖直断面上的导流孔进一步平顺水流，同时减小水流对异型导流墩冲击，减小水力损失，提高灯泡贯流泵装置效率。
8.本发明方法先进科学，本发明所要解决的技术问题是，在灯泡贯流泵装置出水流道内有较大范围的脱流和漩涡，主要受导叶出口环量和灯泡体的影响，其中导叶出口环量的影响比较明显。出水流道灯泡体段水流很不均匀，灯泡体尾部区域存在着漩涡和偏流，该段是水力损失最严重的地方。
9.通过本发明，在灯泡贯流泵装置中灯泡体后设置异型导流墩，导流墩整体外形为仿生鲳鱼型，中部用于消涡整流，上下两端逐渐缩小用于减少对平顺水流的影响；导流墩水平中轴面为水滴型，前部为半圆形，用以改善水流流态，消除旋涡；后部为逐渐缩小的流线型断面，用以引导水流，避免在导流墩后发生旋涡等不良流态。在导流墩前部竖直中轴面上设置导流孔，用以减少水流对导流墩的冲击，减轻导流墩损耗；同时利用内部流道平顺水流，进一步提升贯流泵效率。
10.有益效果：本发明对传统导流墩形状进行优化，导流墩前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，便于对流道中间部分进行消涡整流，同时对四周流态较稳定部分减少影响，以便减少水力损失，导流墩后部为逐渐比例缩小的椭圆形，导流墩水平中轴线最长，以便改善流道中心紊乱水流，自水平中轴面向上下逐渐变短，以减小对相对稳定流态水域的影响。通过水平断面为流线型的导流墩，对灯泡体后不良流态进行平顺，减小水力损失，同时竖直断面上的导流孔进一步平顺水流，同时减小水流对导流墩冲击，提高灯泡贯流泵装置效率。
11.附图说明
12.图1是灯泡贯流泵内未安装本发明异型导流墩侧视图；图2是灯泡贯流泵内安装本发明异型导流墩侧视图；图3是本发明异型导流墩俯视图；图4是本发明异型导流墩正视图；图5是本发明异型导流墩侧视图；
图6是本发明异型导流墩的轴截面尺寸图；图中：1进水流道、2叶轮、3-1前置导叶、3-2后置导叶、4灯泡体主体、4-1中部圆柱体、4-2尾部圆台体、5出水流道、6异型导流墩、7导流孔、7-1进水口、7-2出水口、7-3导流孔流道。
实施方式
13.下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
14.一种仿生异型导流墩装置，包括异型导流墩，设r为50-100cm;所述异型导流墩的前部为半径为r的半圆，异型导流墩1前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，后部为逐渐减小流线型椭圆形；异型导流墩1的高为6.5r，异型导流墩1的水平中轴面长为4.5r；所述异型导流墩1的上端断面、下端断面皆为水滴形，异型导流墩1的上端断面前部半圆直径为0.2r。
15.在异型导流墩1的竖直中轴面前部设置若干个导流孔7，导流孔7的进水口7-1位于异型导流墩1最前处竖直中轴线上，导流孔7的出水口7-2位于异型导流墩1的两侧，每个导流孔2均有1个进水口7-1、2个出水口7-2；若干个导流孔2自竖直中轴线中心向上下两端依次设置，相邻两个导流孔2之间间隔0.6r，导流孔2的进水口7-1半径为0.2r,出水口7-2半径为0.1r；每个导流孔2均有2个导流孔流道7-3，每个导流孔流道7-3均由设置进水口7-1的前部半径为1.2r的圆弧与设置出水口7-2的后部半径为1.4r的圆弧组成，中间连接处为光滑曲线。
16.所述异型导流墩整体外形为类似鲳鱼型。
17.所述导流孔2的数量为7个。
18.使用时，包括以下步骤：s1、安装灯泡贯流泵；将灯泡体主体4安装固定于灯泡贯流泵内，灯泡体主体4包括中部圆柱体4-1、尾部圆台体4-2，灯泡贯流泵的两端分别设有进水口、出水口，灯泡贯流泵的进水口处安装有叶轮2，灯泡贯流泵的内壁安装有前置固定导叶3-1和后置固定导叶3-2；后置固定导叶3-2面向灯泡贯流泵进水口处的叶轮2，且叶轮2位于前置固定导叶3-1、后置固定导叶3-2之间，后置固定导叶3-2面向灯泡体主体4的中部圆柱体4-1，灯泡体主体4的尾部圆台体4-2面向灯泡贯流泵的出水口；得到灯泡贯流泵；s2、将灯泡贯流泵安装于水流管道内，灯泡贯流泵的进水口面向水流管道的进水流道1，灯泡贯流泵的出水口面向水流管道的出水流道5；在出水流道5施工时，在出水流道5内同步浇筑异型导流墩1，且异型导流墩的前部面向尾部圆台体4-2，异型导流墩的后部面向出水流道5的出口；异型导流墩1的高为l，l为出水流道5高度；s3、启动灯泡贯流泵，叶轮2转动，水流从进水流道1流入经过前置固定导叶3-1、叶轮2和后置固定导叶3-2之后，水流依次经过中部圆柱体4-1、尾部圆台体4-2、异型导流墩1后从出水流道5排出；部分水流从异型导流墩1前部方向的导流孔2上进水口7-1流入，从异型导流墩1两侧的导流孔2上出水口7-2流出；由于异型导流墩1前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，便于对出水流道5中间
部分进行消涡整流，同时对四周流态较稳定部分减少影响，以便减少水力损失，异型导流墩1后部为逐渐缩小的椭圆形，异型导流墩水平中轴线最长，以便改善流道中心紊乱水流，自水平中轴面向上下逐渐变短，以减小对相对稳定流态水域的影响；通过水平断面为流线型的异型导流墩，对灯泡体后不良流态进行平顺，减小水力损失，同时竖直断面上的导流孔2进一步平顺水流，同时减小水流对异型导流墩冲击，减小水力损失，提高灯泡贯流泵装置效率。

技术特征：
1.一种仿生异型导流墩装置，其特征是：包括异型导流墩（1），设r为50-100cm;所述异型导流墩的前部为半径为r的半圆，异型导流墩（1）前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，后部为逐渐减小流线型椭圆形；异型导流墩（1）的水平中轴面长为4.5r；所述异型导流墩（1）的上端断面、下端断面皆为水滴形，异型导流墩（1）的上端断面前部半圆直径为0.2r；所述异型导流墩（1）的竖直中轴面前部设置若干个导流孔（7），导流孔（7）进水口（2-1）位于异型导流墩（1）最前处竖直中轴线上，导流孔（7）的出水口（2-2）位于异型导流墩（1）的两侧，每个导流孔（7）均有1个进水口（2-1）、2个出水口（2-2）；若干个导流孔（7）自竖直中轴线中心向上下两端依次设置，相邻两个导流孔（7）之间间隔0.6r，导流孔（7）的进水口（2-1）半径为0.2r,出水口（2-2）半径为0.1r；每个导流孔（7）均有2个导流孔流道（2-3），每个导流孔流道（2-3）均由设置进水口（2-1）的前部半径为1.2r的圆弧与设置出水口（2-2）的后部半径为1.4r的圆弧组成，中间连接处为光滑曲线。2.根据权利要求1所述的一种仿生异型导流墩装置，其特征是：所述异型导流墩整体外形为类似鲳鱼型。3.根据权利要求1所述的一种仿生异型导流墩装置，其特征是：所述导流孔（7）的数量为7个。4.权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种仿生异型导流墩装置的使用方法，其特征是：包括以下步骤：s1、安装灯泡贯流泵；将灯泡体主体（4）安装固定于灯泡贯流泵内，灯泡体主体（4）包括中部圆柱体（4-1）、尾部圆台体（4-2），灯泡贯流泵的两端分别设有进水口、出水口，灯泡贯流泵的进水口处安装有叶轮（2），灯泡贯流泵的内壁安装有前置固定导叶（3-1）和后置固定导叶（3-2）；后置固定导叶（3-2）面向灯泡贯流泵进水口处的叶轮（2），且叶轮（2）位于前置固定导叶（3-1）、后置固定导叶（3-2）之间，后置固定导叶（3-2）面向灯泡体主体（4）的中部圆柱体（4-1），灯泡体主体（4）的尾部圆台体（4-2）面向灯泡贯流泵的出水口；得到灯泡贯流泵；s2、将灯泡贯流泵安装于水流管道内，灯泡贯流泵的进水口面向水流管道的进水流道（1），灯泡贯流泵的出水口面向水流管道的出水流道（5）；在出水流道（5）施工时，在出水流道（5）内同步浇筑异型导流墩（1），且异型导流墩的前部面向尾部圆台体（4-2），异型导流墩的后部面向出水流道（5）的出口；异型导流墩（1）的高为l，l为出水流道（5）高度；s3、启动灯泡贯流泵，叶轮（2）转动，水流从进水流道（1）流入经过前置固定导叶（3-1）、叶轮（2）和后置固定导叶（3-2）之后，水流依次经过中部圆柱体（4-1）、尾部圆台体（4-2）、异型导流墩（1）后从出水流道（5）排出；部分水流从异型导流墩（1）前部方向的导流孔（7）上进水口（2-1）流入，从异型导流墩（1）两侧的导流孔（7）上出水口（2-2）流出；由于异型导流墩（1）前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，便于对出水流道（5）中间部分进行消涡整流，同时对四周流态较稳定部分减少影响，以便减少水力损失，异型导流墩（1）后部为逐渐缩小的椭圆形，异型导流墩水平中轴线最长，以便改善流道中心紊乱水流，自水平中轴面向上下逐渐变短，以减小对相对稳定流态水域的影响；通过水平断面为流线
型的异型导流墩，对灯泡体后不良流态进行平顺，减小水力损失，同时竖直断面上的导流孔（7）进一步平顺水流，同时减小水流对异型导流墩冲击，减小水力损失，提高灯泡贯流泵装置效率。

技术总结
本发明涉及一种异型导流墩装置及其使用方法，包括异型导流墩，设R为50-100cm;所述异型导流墩的前部为半径为R的半圆，异型导流墩前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，后部为逐渐减小流线型椭圆形；异型导流墩的高为6.5R，异型导流墩的水平中轴面长为4.5R；所述异型导流墩的上端断面、下端断面皆为水滴形，异型导流墩的上端断面前部半圆直径为0.2R；所述异型导流墩的竖直中轴面前部设置若干个导流孔，导流孔进水口位于异型导流墩最前处竖直中轴线上；本发明对传统导流墩形状进行优化，导流墩前部为自中间向上下逐渐缩小的圆弧形，便于对流道中间部分进行消涡整流，同时对四周流态较稳定部分减少影响，以便减少水力损失。以便减少水力损失。以便减少水力损失。


技术研发人员：袁铭斌 焦伟轩 田欣怡 张洪银 叶露曦 成立 刘明昌 李准 王子文 曹惟伟
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13