尺寸链如何展开
一切都挂在一个数上：吸水喇叭口直径 D。按泵扬程选择喇叭口流速档（低扬程泵对进水流态最敏感—— 喇叭口流速超过约 6 ft/s 时效率可下降达 10%），由流量解出 D，其余坑体尺寸全部按 D 的固定比例得出。 下表为标准几何矩形进水口的完整推荐尺寸集。
1 · 由流量定喇叭口直径
喇叭口直径还要与叶轮进口匹配：初估先按叶轮进口轴向流速 3–8 ft/s 定进口直径，再取 D ≈ 1.5–2.0 × 叶轮进口直径。
2 · 最小淹没深度——Hecker 关系
S 自水面量至喇叭口进口平面；V 为喇叭口断面平均流速。公式形式本身就有含义：1 倍 D 的淹没是基础要求， 额外深度随喇叭口弗劳德数线性增长——弗劳德数正是控制自由表面涡生成的无量纲数。2.3 的斜率是对经典模型试验 涡起始观测的包络线，满足它即把水面压到间歇性凹陷及以下。低于此线，先出现表面凹陷（Type 1–2），继而间歇 气核（Type 3–4），最终连续气柱入泵（Type 5–6）——后两者任何时候都不可接受。
3 · 推荐尺寸集（矩形进水口）
| 变量 | 含义 | 推荐值 |
|---|---|---|
| D | 喇叭口设计外径 | 由流量与流速档确定（上式） |
| C | 喇叭口至坑底间隙 | 0.3 D – 0.5 D（本工具取 ≈0.4 D） |
| S | 最小淹没深度 | D (1.0 + 2.3 FD) |
| H | 最小液深 | H = S + C |
| B | 后墙至喇叭口中心线 | 0.75 D |
| W | 泵坑进口宽度 | 2 D min |
| w | 喇叭口附近收缩段宽度 | 2 D |
| h | 收缩段最小高度 | max(H, 2.5 D) |
| X | 泵坑长度 | 5 D min（无显著横流） |
| A | 喇叭口中心线至进水构筑物进口 | 5 D min |
| a | 收缩段长度 | 2.5 D min |
| Y | 喇叭口中心线至直流式移动滤网 | 4 D min（双流滤网需模型试验） |
| Z1 | 喇叭口中心线至扩散墙 | 5 D min |
| Z2 | 喇叭口中心线至斜坡底起点 | 5 D min |
| α | 坑底坡角 | −10° … +10° |
| β | 侧墙收敛角 | 0° … +10°（负值需模型试验配整流装置） |
| φ | 收缩段至坑墙收敛角 | ≤ 10° |
显著横流的定义：来流流速 ≥ 泵坑进口流速的 50%——超过即需加整流装置或用模型试验论证。
4 · 合规清单所用流态阈值
| 检查项 | 阈值 | 含义 |
|---|---|---|
| 叶轮进口流速不均匀度 | < 平均值的 5% | 🟢 低于 5% · 🔴 达到或超过—— 来流偏斜使叶轮受不对称载荷并助生尾迹涡。 |
| 旋流角（涡量计） | < 4° | 🟢 低于 4° · 🔴 达到或超过——顺泵转向的预旋使扬程下降； 逆向预旋使功率上升。涡量计转速应低于 1.7·Q/D₁³。 |
| 进水渠道直段流速 | ≤ 1.25 ft/s（0.4 m/s） | 🟢 合规 · 🟡 超过—— 来流不均匀概率高；标准对策是模型研究。 |
| 泵坑进口流速（按 w×h 计算） | ≤ 1.5 ft/s（0.46 m/s） | 🟢 坑内安静 · 🟡 1.5–2 · 🔴 超过 2 ft/s——闭式管道排入泵坑同样适用此限。 |
| 离底间隙 | 0.3–0.5 D（宜 0.33 D） | 🟢 带内——过小挖出贴底涡，过大喇叭口下再循环、 侵蚀 NPSH 裕量。 |
| 卷气 | 任何连续气核涡 | 🔴 绝不可接受——含气 3–5% 已损失效率， 强涡可达约 10%。 |
5 · 何时需要模型试验
触发阈值（单泵 / 整站口径）：
$$Q_{单泵} > 40{,}000\ \text{gpm}\ (2.5\ \text{m}^3/\text{s})\quad\text{或}\quad Q_{整站} > 100{,}000\ \text{gpm}\ (6.3\ \text{m}^3/\text{s})$$此外：圆形进水口 ≥4 台泵或单泵 >5,000 gpm、非对称来流、多泵共坑且运行组合多、扩散型进水渠道、 滤网易堵、喇叭口附近有障碍物、双流滤网、负 β 收敛角。若全部基本准则均满足（直流、低流速）， 可免模型试验。模型按弗劳德相似：速度按 \(L_r^{1/2}\)、流量按 \(L_r^{2.5}\) 缩放；模型管流雷诺数应高于 7×10⁴、进口 Re ≥ 3×10⁴、韦伯数高于 120，把尺度效应挡在涡图像之外。模型涡验收：表面涡最多到 Type 1–3；任何卷气即拒收。
算例（工具锚点）
Q = 10,000 gpm（0.6309 m³/s），中档（V = 4 ft/s = 1.219 m/s）：
| 量 | 计算器 | 比例依据 |
|---|---|---|
| 喇叭口直径 D | 0.8117 m = 2.663 ft | D = √(4Q/πV) |
| 喇叭口弗劳德数 FD | 0.4322 | V/√(gD) |
| 最小淹没深度 Smin | 1.6186 m = 5.31 ft | S = D(1 + 2.3·FD) |
| 离底间隙 C（0.4 D） | 0.3247 m | 0.3–0.5 D 带 |
| 后墙距 B（0.75 D） | 0.6088 m | 比例规则 |
| 坑宽 W = w（2 D） | 1.6234 m | 比例规则 |
| 最小液深 H = S + C | 1.9433 m | S + C |
| 收缩段高度 h | 2.0293 m | max(H, 2.5 D)，此处 2.5 D 控制 |
| 坑长 X（5 D） | 4.0586 m | 比例规则 |
该锚点的淹没判定：S = 1.62 m → 🟢（满足 1.6186 m）；S = 1.40 m → 🟡（为要求值的 86.5%，易表面涡）； S = 1.20 m → 🔴（74.1%，气核风险）。推荐几何对应的泵坑进口流速仅 0.63 ft/s——足够安静。