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专利号: 2021106530035
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液体变容式机械;液体泵或弹性流体泵
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其包括以下步骤:

(1)判定条件一:叶片载荷最大值与叶片进口载荷值之差同叶片载荷最大值之比其中Fmax为叶片载荷最大值,Fin为叶片进口处的叶片载荷值;

(2)判定条件二:最大叶片载荷值对应的r/rm值κ在0.8与0.85之间,其中r为叶片型线上不同计算点所对应的半径值,rm为叶轮半径值;

(3)判定条件三:叶片载荷无量纲值φ介于0.002与0.004之间,其中 F为半径值r处的叶片载荷值,w为角速度值,rm为叶轮半径值;

(4)若对于所需检测的叶轮在不同工况下,同时满足以上三条判定条件,那么叶轮处于稳定流动状态;若不满足其中任意一条判定条件,则叶轮处于不稳定流动转状态。

2.如权利要求1所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,还包括以下步骤:

(5)搭建离心泵叶轮不稳定流动检测实验台;

(6)实验检测采用不同尺寸规格的离心泵叶轮,叶轮含有沿圆周间隔均布的任意奇/偶数量的叶片,泵盖通过螺栓、调节垫连接在泵体上,泵盖和叶轮都是由透明有机玻璃制成,检测实验所用液体为水;

(7)对于不同的检测叶轮,加工制作与模型泵泵轴和叶轮相匹配的连接件螺母、调节垫,将连接件螺母和叶轮连接到泵轴上,并安装上调节垫、泵盖;

(8)进行叶轮不稳定流动检测实验。

3.如权利要求2所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其中步骤(8)包括:

进行离心泵叶轮的外特性实验,获取最佳流量值Qd;在最佳流量工况下,采用高速相机拍摄叶轮内部流场,获取相应的流场速度场,对速度场进行平均处理,得到流道的平均速度分布;为了得到流道从叶轮进口到出口的绝对速度平均分布值,选取其中的一个流道,令从吸力面到压力面为叶轮展向方向,从进口到出口为叶轮径向方向;以叶轮中心为圆心,用

1mm为相邻间隔的同心圆将流道径向划分为44份;将进出口圆弧等分为21个计算点,连接进口与出口相匹配的计算点形成展向方向的21条圆弧曲线;完成以上网格划分得到924个速度计算点,网格上的速度值通过流道内平均速度分布值插值得到,插值方法采用cubic三次样条差值法;将展向的21份数据平均,得到从进口到出口的该流道径向子午线上的绝对速度的平均值分布:减去相应的叶轮圆周速度u(x,y),求得叶轮的平均相对速度场:

wm(x,y)=v(x,y)‑u(x,y)

根据速度三角形,求得平均绝对速度的切向分量乘以r得到速度环量,对速度环量求偏导,带入叶片载荷公式得到叶片载荷值:+ ‑

式中p 和p 分别为叶片压力面和吸力面的压力,F为叶片载荷值,Z为叶片数,wm为相对速度,ρ为水的密度,rVθ为速度环量,m为无量纲子午线距离,r为半径值;

根据叶片载荷公式,用MATLAB编写、绘制出叶片载荷分布曲线,叶片载荷无量纲值分布曲线,结合上述三项判定条件,可在MATLAB中迅速显示出判定结果。

4.如权利要求3所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其特征在于,还包括:根据以上的操作步骤,在MATLAB中编写一个检测离心泵叶轮不稳定流动程序,并出厂为判断检测软件;具体操作为在该检测软件系统中输入实验相关离心泵转速、流量大小、导入流场数据,便可以直接在MATLAB显示叶轮是否存在不稳定流动。

5.如权利要求2所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其特征在于,其中,模型泵(9)包括叶轮(10)、泵盖(11)、泵轴(12)、连接件螺母(13)、限位套(14)、泵体(15)、叶轮腔(18)、衬板(19)、进口圈(22)、连接筒(23),泵体的右端台阶部安装有衬板,衬板与泵盖之间构成叶轮腔,叶轮腔18内安装有叶轮,泵轴上安装有限位套;叶轮的前盖板径向内侧具有进口圈,叶轮的中心具有连接筒,泵轴包括依次连接的第一轴段(121)、第二轴段(122)、第三轴段(123),第一轴段具有第一外螺纹(12a),限位套分别与第二轴段、第三轴段相配合,连接件螺母的一端具有内螺纹孔(13a),连接件螺母的外周具有第二外螺纹(13b),第一外螺纹与内螺纹孔相配合/螺纹匹配,第二外螺纹与连接筒的内螺纹孔相配合/螺纹匹配,连接筒一端与第二轴段相配合。

6.如权利要求5所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其特征在于,泵体与泵盖之间通过多个螺栓(20)相连接,泵体与泵盖之间的安装接合面设置有调节垫(21),可更换/安装不同厚度的调节垫(21)。

7.如权利要求6所述的一种离心泵叶轮不稳定流动检测方法,其特征在于,检测实验装置包括计算机(1)、同步器(2)、激光器(3)、高速相机(4)、模型泵实验台(5)、储水箱(6)、电机(7)、扭矩仪(8)、模型泵(9),计算机分别与同步器、高速相机相连接,同步器与激光器相连接,电机通过扭矩仪与模型泵相连接,电机、扭矩仪、模型泵安装/固定于模型泵实验台上,储水箱与检测模型泵相连接。