(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210660730.9 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 中国电建集团中南勘测设计 研究院 有限公司 地址 410014 湖南省长 沙市雨花区香樟东 路16号 (72)发明人 王大为　戴晓兵　顾莉　 (74)专利代理 机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 431 13 专利代理师 卢宏　李宇 (51)Int.Cl. E02B 9/06(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/14(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种抽水蓄能 电站有压输水管道弯道突扩 结构 (57)摘要 本发明公开了一种抽水蓄能 电站有压输水 管道弯道 突扩结构， 其包括依次连接的上游顺直 段、 突扩段、 下游顺直段， 突扩 段的外侧和内侧分 别相对上游顺直段和下游顺直段的外侧和 内侧 向外扩展形成扩展区域， 使上游 顺直段进入突扩 段处的管道断面面积突然扩大， 突扩 段进入下游 顺直段处的管道断面面积突然缩小， 且突扩 段的 断面为椭圆曲线， 突扩 段的外侧曲线与内侧曲线 采用不同的椭圆曲线方程， 外侧椭圆曲线的长半 轴大于内侧椭圆曲线的长半轴， 外侧椭圆 曲线的 短半轴等于内侧椭圆 曲线的短半轴。 本发明能显 著改善有压弯管内水流断面流速分布， 削减抽水 蓄能电站进/出水口扩散段水流偏流现象， 满足 相邻流道流量分配比和拦污栅断面过栅流速等 设计指标要求。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114960571 A 2022.08.30 CN 114960571 A 1.一种抽水蓄能电站有压输水管道弯道突扩结构， 其特征在于， 包括依次连接的上游 顺直段、 突扩段、 下游顺直段， 突扩段的外侧和内侧分别相对 上游顺直段和下游顺直段的外 侧和内侧向外扩展形成扩展区域， 使上游顺直段进入突扩段处的管道断面面积突然扩大， 突扩段进入下游顺直段处的管道断面面积突然缩小， 且突扩段的断面为椭圆曲线， 突扩段 的外侧曲线与内侧曲线采用不同的椭圆曲线方程， 外侧椭圆曲线的长 半轴大于内侧椭圆曲 线的长半轴， 外侧椭圆曲线的短 半轴等于内侧椭圆曲线的短 半轴。 2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站有压输水管道弯道突扩结构， 其特征在于， 所述 上游顺直段的直径与下游顺 直段的直径相同。 3.根据权利要求2所述的抽水蓄能电站有压 输水管道弯道突扩结构， 其特 征在于： 所述突扩段的外侧曲线满足以下要求： (1)管道中心 平面突扩段外侧扩展半径 (2)管道中心 平面突扩段外侧扩展宽度 (3)突扩段横剖面外侧椭圆长半轴 (4)突扩段横剖面外侧椭圆短 半轴 (5)突扩段外侧扩展区域 面积 所述突扩段的内侧曲线满足以下要求： (1)管道中心 平面突扩段内侧扩展半径 (2)管道中心 平面突扩段内侧扩展宽度 (3)突扩段横剖面内侧椭圆长半轴 (4)突扩段横剖面内侧椭圆短 半轴b＝D/2， (5)突扩段内侧扩展区域 面积 其中D为顺直管道直径、 R为弯 道中心线转弯半径、 α 为弯 道中心角。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114960571 A 2一种抽水蓄能电站有压输水管道弯道突扩 结构 技术领域 [0001]本发明属于水力发电工程水力学范畴， 特别涉及 一种抽水蓄能电站有压输水管道 弯道突扩结构。 背景技术 [0002]随着陆上风电、 海上风电、 太阳能电站等可再生能源的高速发展， 以及核电站建设 的稳步推进， 抽水蓄能电站作为提高电力系统运行效率、 保证核电站 运行安全的重要措施， 是电力系统中不可缺少的重要组成部分。 抽水蓄能电站输水系统通常由上游进/出水口、 有 压输水管道、 下游进/出水口三部 分组成。 由于受到工程地质条件、 枢纽建筑物总体布置、 施 工条件及工程投资等方面的限制， 输水管道通常需要利用弯道连接上下游输水管道(见图 1)。 [0003]弯道水流运动特征与顺直水流有很大的差别， 水质点除受重力作用之外， 还受到 离心力和惯性力的作用， 水流具有向弯道凹岸(外侧)挤压的趋势， 产生径向流动和垂向流 动， 并由此叠加形成次生螺旋流， 弯道凹岸(外侧)流速显著高于弯道凸岸(内侧)流速， 弯道 断面流速分布不均匀， 明显具有非均匀流动/偏流特性。 尤其， 当弯道紧邻电站进/出水口、 非均匀流动进入/流出到进/出水口时， 往往造成相邻流道流量分配比、 拦污栅断面流速等 设计指标不能满足规程规范 的要求。 通过对大量抽水蓄能电站进/出水 口偏流现象的分析 研究发现， 弯 道水流断面 流速分布不均匀是造成偏流的一个重要原因。 [0004]目前， 改善明渠弯道水流流态的方法， 通常是在泄槽内设置特殊结构物， 利用结构 物的导控作用改变弯道水流流向及水面高程， 主要结构物有： 底板横向超高、 底板导流墙/ 折流坎、 分流墩及丁坝等， 但上述导控措施基本不具备改善弯道水流断面流速分布的功能， 且都是针对某一特定 工程， 针对明渠弯 道， 不具有普适 性， 难以推广应用。 发明内容 [0005]本发明所要解决的技术问题是， 针对现有抽水蓄能电站有压输水管道弯道水流断 面流速分布不均， 易在进/出水口扩散段出现水流偏流现象的不 足， 本发明提供一种能改善 弯道水流断面流速分布， 削减抽水蓄能电站弯道进/出水口水流偏流现象， 满足相 邻流道流 量分配比和拦污栅断面过栅 流速等设计指标的抽水蓄能电站有压 输水管道弯道突扩结构。 [0006]为解决上述 技术问题， 本发明采用了如下技 术方案： [0007]一种抽水蓄能电站有压输水管道弯道突扩结构， 其包括依次连接的上游顺直段、 突扩段、 下游顺直段， 突扩段的外侧和内侧分别相对上游顺直段和下游顺直段的外侧和内 侧向外扩展形成扩展区域， 使上游顺直段进入突扩段处的管道断面面积突然扩大， 突扩段 进入下游顺直段处的管道断面面积突然缩小， 且突扩段的断面为椭圆曲线， 突扩段 的外侧 曲线与内侧曲线采用不同的椭圆曲线方程， 外侧椭圆曲线的长 半轴大于内侧椭圆曲线的长 半轴， 外侧椭圆曲线的短 半轴等于内侧椭圆曲线的短 半轴。 [0008]本发明利用输水管道弯道壁面突扩和突缩的方式打断了弯道外侧过流壁面的连说　明　书 1/5 页 3 CN 114960571 A 3