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）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。
有了上述基本尺寸，即可进行流道剖面图的绘制。 （4）弯曲收缩段（R，r） 一般R/D = 0.8 ~ 1.0 r/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。 （3）由L→进口断面位置。 求进口高度hA，控制进口流速vA=0.5~1.0 m/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，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。
（3）由vi，Q可求得该断面的面积Ai=Q / vi 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 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 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: 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。 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。