阅读说明：本技术 一种泵入口非均匀来流抑制装置 (Non-uniform incoming flow suppression device at pump inlet ) 是由 龙云 强壮 朱荣生 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种泵入口非均匀来流抑制装置,包括壳体和回转体,壳体内部设有椭球形空腔,壳体两端开口,回转体设置在壳体内部,回转体与壳体内壁之间通过连接柱固连；所述回转体由回转截面绕壳体中心线旋转360°而成,回转截面由外圆弧、内圆弧、直角边和圆角边封闭而成。通过在泵入口前端设置本发明非均匀来流抑制装置,可有效使得原本往一侧偏移的水流高流速中心回到管道中心位置,并且修正后水流梯度分布呈中心对称,进而使得泵叶轮和泵轴受力平衡,保证了泵运行的稳定性,提高泵运行效率。(The invention provides a pump inlet non-uniform incoming flow suppression device which comprises a shell and a revolving body, wherein an ellipsoidal cavity is arranged in the shell, two ends of the shell are provided with openings, the revolving body is arranged in the shell, and the revolving body is fixedly connected with the inner wall of the shell through a connecting column; the revolving body is formed by rotating a revolving section by 360 degrees around the center line of the shell, and the revolving section is formed by sealing an outer arc, an inner arc, a right-angle edge and a round-angle edge. By arranging the non-uniform incoming flow suppression device at the front end of the pump inlet, the original high flow rate center of water flow deviated to one side can be effectively returned to the center of the pipeline, the gradient distribution of the water flow is centrosymmetric after correction, the stress of the pump impeller and the pump shaft is balanced, the stability of the operation of the pump is ensured, and the operation efficiency of the pump is improved.)

一种泵入口非均匀来流抑制装置

技术领域

本发明属于流体系统领域，具体为一种泵入口非均匀来流抑制装置。

背景技术

通常情况下，在水管输水过程中，水管中心处的水流流速最高，且随着趋近水管边缘而逐渐降低。但是在某些特殊情况下，存在水管中高流速的中心往一侧偏移的现象，例如在核电站下腔室排水管中，因下腔室的特殊构造，导致排水管中水流高流速的中心偏移在水管一侧。

以上这种水管内水流高流速中心偏移现象，将致使管内水流速度梯度分布不对称，进而导致水管后端连接的水泵在工作时，泵的叶轮和泵轴受力不均匀，最终降低泵的效率，以及加剧振动和噪声。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种泵入口非均匀来流抑制装置，用以解决水管内水流高流速中心偏移问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种泵入口非均匀来流抑制装置，包括壳体和回转体，壳体内部设有椭球形空腔，壳体两端开口，回转体设置在壳体内部，回转体与壳体内壁之间通过连接柱固连；

所述回转体由回转截面绕壳体中心线旋转360°而成，回转截面由外圆弧、内圆弧、直角边和圆角边封闭而成；外圆弧由点P1、点Pm和点Pn构成，点Pm为外圆弧中点，内圆弧由点Q1、点Qm和点Qn构成，点Qm为内圆弧中点，直角边由两条相交的边构成，且一边端点为Qn、另一边端点为Pn，圆角边由点P1至点Q1的曲线构成；

所述外圆弧和内圆弧均向回转体外侧凸起，所述直角边和圆角边均向回转截面外侧突出。

进一步地，所述点P1、Pm和Pn距离中心线(13)的距离分别为h1、hm和hn，且满足0.29D＜h1＜0.39D、0.67D＜hm＜0.77D、0.41D＜hn＜0.51D，其中D为水管直径。

进一步地，所述直角边的两边相互垂直，其中竖边垂直于中心线，竖边的端点为点Pn。

进一步地，所述直角边的两边长度均为L，且满足0.23D＜L＜0.39D。

进一步地，所述点Q1和Qm距离中心线的距离分别为t1和tm，且满足0.23D＜t1＜0.33D、0.29D＜tm＜0.39D。

进一步地，所述连接柱设有四个，沿旋转圆周方向均布于回转体外侧。

进一步地，所述连接柱为圆柱体结构，且直径R满足0.09D＜R＜0.13D。

进一步地，所述圆角边分别与外圆弧、内圆弧平滑连接。

进一步地，所述壳体外部为椭球形结构。

进一步地，所述壳体两端开口大小与水管内径相匹配。

本发明的有益效果为：

(1)通过在泵入口前端设置本发明非均匀来流抑制装置，可有效使得原本往一侧偏移的水流高流速中心回到管道中心位置，并且修正后水流梯度分布呈中心对称；进而通过上述修正，使得泵叶轮和泵轴受力平衡，保证了泵运行的稳定性，提高泵运行效率。

(2)本发明的泵入口非均匀来流抑制装置，结构简单紧凑，直接由水管串接在泵前端，不额外占用空间。

(3)本发明给出装置内各结构的尺寸要求，通过模拟仿真软件验证，在保证修正效果优异的同时，对总体水流流速损耗小。

附图说明

图1为本发明泵入口非均匀来流抑制装置的结构图；

图2为本发明回转截面示图；

图3为本发明使用状态图；

图4(a)为管道内水流高流速中心存在偏移情况的流速分布图；

图4(b)为经本发明装置抑制后的管道内水流流速分布图；

附图标记：1.壳体、11.入水口、12.出水口、13.中心线、2.连接柱、3.回转体、31.回转截面、311.外圆弧、312.内圆弧、313.直角边、314.圆角边、41.水泵、42.下腔室、43.水管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所示实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相通或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示的泵入口非均匀来流抑制装置，包括壳体1和回转体3；壳体1为中空的椭球形结构，前后两端开口，一端为入水口11，另一端为出水口12，入水口11和出水口12截面均为圆形，尺寸与水管43内径D相匹配。

所述回转体3设置在壳体1内部，回转体3由回转截面31绕壳体1的中心线13旋转360°构成，回转体3的外侧沿旋转圆周方向均匀连接有四个圆柱形连接柱2，连接柱2直径R满足：0.09D＜R＜0.13D；回转体3通过连接柱2与壳体1内壁固连。

如图2所示的回转截面31，由外圆弧311、内圆弧312、直角边313和圆角边314封闭而成，且直角边313位于靠近出水口12一侧、圆角边314位于靠近入水口11一侧；所述外圆弧311由点P1、点Pm和点Pn构成，其中点Pm是圆弧中点；所述内圆弧312由点Q1、点Qm和点Qn构成，其中点Qm是圆弧中点；所述直角边313由横边与竖边相交而成，其中横边与中心线13平行，横边端点为点Qn，竖边与中心线13垂直，竖边端点为点Pn；所述圆角边314为一段由点P1至点Q1的曲线，起平滑连接外圆弧311与内圆弧312作用。

回转截面31中各尺寸要求如下：

外圆弧311上的点P1、Pm和Pn距离中心线13的距离分别为h1、hm和hn，分别满足：0.29D＜h1＜0.39D、0.67D＜hm＜0.77D、0.41D＜hn＜0.51D；

直角边313中横边与竖边长度均为L，满足：0.23D＜L＜0.39D；

内圆弧312上的点Q1和Qm距离中心线13的距离分别为t1和tm，满足：0.23D＜t1＜0.33D、0.29D＜tm＜0.39D。

本发明的使用示例及效果如下：

如图3所示，将本发明泵入口非均匀来流抑制装置设置在水泵41与核电站下腔室42之间，其中本发明装置的入水口11通过水管43与下腔室42排水口连接、出水口12通过水管43与水泵41入口连接。

通过ANSYS CFX仿真软件模拟上述水泵41从下腔室42中向外抽水的情况，仿真结果如图4(a)和图4(b)所示，其中图4(a)为未设置非均匀来流抑制装置，水泵41直接通过水管43从下腔室42中抽水时，泵入口管道处的流速分布图，图4(b)为设置非均匀来流抑制装置后，泵入口管道处的流速分布图，两幅图中采用颜色深浅表征流速的低和高；根据图4(a)与图4(b)对比可得出：

采用本发明的装置后，抑制了原本图4(a)管内水流高流速中心往一侧的偏移，使高流速中心修正回图4(b)所示的管道中心处，并且流速梯度分布呈中心对称式的向边缘递减；图4(b)相比图4(a)，颜色深浅总体变化不大，即说明本发明装置未对水流整体流速产生较大损耗。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。