出水流道是连接水泵导叶出口与出水池的衔接通道,其作用是使水流在从水泵导叶出口流入出水池的过程中更好的转向和扩散,在不发生脱流或旋涡的条件下最大限度地回收动能。对于大型低扬程泵站,出水流道的水力损失在水泵总扬程中所占的比例大,设计不佳可导致流道内部流态紊乱水力损失大,泵装置性能低,影响泵站整体效益。采用数值模拟和模型实验两者结合的研究方法对直管式出水流道内水流的流动规律进行研究。通过数值模拟,在出水流道的5个部位(导叶出口扩散段、出水弯管中、出水流道直管段进口处、出水流道扩散段出口处以及出水流道出口处)截取了 20个典型断面进行流动分析,结果显示:导叶出口扩散段中的流速分布随着流量的增大越来越均匀,流线越平顺。在出水弯管中各工况下均有漩涡存在,流量越大漩涡数量越多。在直管扩散段进口处各工况下流速分布都不均匀,大流量工况下出现了明显的高速区和低速区,且随着流量的增大漩涡数量也增多。直管扩散段出口处漩涡仍然存在但强度已经减小,流速分布比较均匀。流道出口处高速区面积明显减小,流速分布均匀,漩涡数量减少强度也明显下降,小流量工况下流道出口无漩涡,流线平顺。导叶出口扩散段的损失在非工况下占比较小仅为5%,但在设计工况下此段损失占比达到18%。弯管产生的水力损失随着流量的增加而减小,占比从52%减小到15%,呈直线下降趋势。直管段的损失则相反,流量增大直管段损失的占比也增大,特别是大流量工况占比高达35%。通过V3V体三维流场测量技术对出水流道直管段进口处的流场进行了测量,结果显示小流量工况下高速区位于流道右侧,流道中分布2个漩涡,设计工况下高速区位于上部偏右侧,流道中分布2个漩涡,大流量工况下高速区位于顶部,流道中分布4个漩涡,并将实验结果与数值模拟结果进行对比,两者结果基本一致。对7种不同扩散角及2种不同扩散长度的出水流道从泵装置性能、出水流道的水力损失、典型断面的流速分布、涡量及动能回收率等5个方面进行了比较分析,综合得出直管式出水流道的平面单边扩散角为6°-9°时水力特性最佳;并建议在直管式出水流道的设计过程中可以适当增大扩散长度。平面扩散角和扩散长度对流道的出水流态和水力性能影响较大,是直管式出水流道水力设计中的关键参数。