一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法。本发明专利技术过程为：采用HSV(高速摄影)方法得到粗颗粒过泵时具有时间顺序的位置图像；采用MATLAB编译粗颗粒两相流高速摄影图像处理的C语言程序，计算泵内粗颗粒的瞬时相对速度；通过三维造型软件Creo、UG或Solidworks对泵的三维流体域进行建模；通过网格划分软件对流体计算域进行网格划分；采用Fluent对泵内清水过泵流动进行数值计算；利用CFD‑Post读取粗颗粒所在位置液流质点的相对速度；根据颗粒滑移速度的定义，建立颗粒滑移速度计算方程，建立泵内粗颗粒滑移速度计算公式。本发明专利技术不仅能较为准确地计算离心泵内粗颗粒滑移速度，还可以在此基础上对离心泵输送不同物性粗颗粒介质的运输性能进行有效的评估和预测。

A method for calculating the sliding velocity of coarse particles in a pump

The invention discloses a method for calculating the sliding velocity of coarse particles in a pump. The process of the present invention is using HSV (high speed photography) method to get the position of image coarse particle pump with time sequence; using MATLAB to compile the coarse particle two-phase flow of high speed photography image processing C language program, the instantaneous pump calculation of the relative velocity of coarse particles; modeled by three-dimensional fluid domain 3D modeling software Creo, UG or Solidworks of the pump; through the mesh software of computational fluid domain mesh; using Fluent to pump water pump flow is calculated by CFD Post; read coarse location point of liquid liquid phase velocity; according to the definition of particle velocity, the calculation equation of particle slip velocity formula a coarse slip velocity in the pump. The invention can not only accurately calculate the coarse particle slip velocity in the centrifugal pump, but also can effectively evaluate and predict the transport performance of the centrifugal pump conveying coarse particles with different physical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法
本专利技术属于泵内粗颗粒固液两相流研究领域，具体涉及一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法。
技术介绍
泵内在输送粗颗粒固液两相流时，颗粒运动速度与周围液体质点的运动速度存在一定的速度差，这个速度差便是颗粒滑移速度。目前，在水平管和垂直提升管中有关颗粒滑移速度的计算研究较多，而在旋转机械中，对于颗粒滑移速度的计算则较少。粗颗粒滑移速度能够较为准确地描述泵在输送固液两相流时的性能，并能够有效预测泵输送粗颗粒两相流的性能，因此有必要在泵真实流动的基础上建立泵内粗颗粒滑移系数的计算方法。迄今为止，尚未见泵内粗颗粒滑移速度计算方法，仅有一些在水平管和垂直提升管中对颗粒滑移速度的计算和研究。洁净煤技术《大颗粒浆体管道流动速度分布与滑移速度研究》(2013年第3期)通过对大颗粒的受力情况进行计算和分析，发现大颗粒运动过程中存在额外作用力，提出了采用修正系数K来描述该作用力的研究方法。中国科技信息《非均质流水平管道内固体颗粒的运动与滑移速度分布关系研究》(2009年第11期)阐述了滑移速度的形成，流态与固体颗粒运动状态的变化关系，分析在不同固体颗粒运动状态下的滑移速度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法，其特征在于，包括如下具体步骤：(1)采用高速摄影拍摄泵内具有时间顺序的粗颗粒两相流图片，得到泵内粗颗粒运动；(2)利用数字图像处理软件MATLAB处理步骤(1)得到的粗颗粒两相流图片，得出泵内粗颗粒位置和运动轨迹，计算粗颗粒的瞬时相对速度w颗粒；(3)通过三维造型软件Creo、UG或Solidworks对泵的三维流体域进行建模；(4)通过网格划分软件ICEM或Gambit对步骤(3)的得到的三维流体计算域进行网格划分生成计算域的离散形式；(5)采用有限元计算软件Fluent或CFX对步骤(4)中划分好网格的三维流体计算域泵进行清水过泵数值计算；(6)利用后处理...

【技术特征摘要】
1.一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法，其特征在于，包括如下具体步骤：(1)采用高速摄影拍摄泵内具有时间顺序的粗颗粒两相流图片，得到泵内粗颗粒运动；(2)利用数字图像处理软件MATLAB处理步骤(1)得到的粗颗粒两相流图片，得出泵内粗颗粒位置和运动轨迹，计算粗颗粒的瞬时相对速度w颗粒；(3)通过三维造型软件Creo、UG或Solidworks对泵的三维流体域进行建模；(4)通过网格划分软件ICEM或Gambit对步骤(3)的得到的三维流体计算域进行网格划分生成计算域的离散形式；(5)采用有限元计算软件Fluent或CFX对步骤(4)中划分好网格的三维流体计算域泵进行清水过泵数值计算；(6)利用后处理软件CFD-Post或Tecplot处理出粗颗粒所在位置液流质点的相对速度w液体；(7)根据颗粒滑移速度定义，建立颗粒滑移速度计算方程，求解颗粒滑移速度。2.根据权利要求1所述的一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法，其特征在于：步骤(1)中，所述采用高速摄影拍摄泵内具有时间顺序的粗颗粒两相流图片，得到泵内粗颗粒运动，具体步骤如下：采用高速摄影拍摄泵内具有时间顺序的粗颗粒两相流绝对速度场为：f(X，Y，ti)、f(X，Y，ti+T)、f(X，Y，ti+2T)、……、f(X，Y，ti+nT)，其中X、Y为二维流场的空间坐标，ti为不同相位的初始时刻，i＝0、1、……，T为高速摄影相机拍摄的时间间隔，n为拍摄粗颗粒两相流图像的数量。3.根据权利要求1所述的一种泵内粗颗粒滑移速度的计算方法，其特征在于：步骤(2)中，利用数字图像处理软件MATLAB处理步骤(1)中拍摄的具有时间顺序的粗颗粒两相流图片，得到泵内颗粒运动坐标以及运动轨迹，计算粗颗粒的瞬时相对速度w颗粒，具体步骤如下：(A)基于高速摄影实验得到泵内颗粒绝对速度分布，采用MATLAB编译粗颗粒两相流高速摄影图像处理C语言程序，处于泵旋转部件(叶轮)区域内的颗粒，对其进行绝对速度场中对应坐标的相位变换，可得到叶轮内颗粒相对叶片运动的相对运动坐标以及运动轨迹，此时相对运动场为：f(X’，Y’，ti)、f(X’，Y’，ti+T)、f(X’，Y’，ti+2T)、……、f(X’，Y’，ti+nT)，其中X’、Y’为变换后的二维流场的空间坐标，读取相位变换后颗粒所在位置坐标，处于泵静止部件(除叶轮外的部件)区域的颗粒不做该坐标变换，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈明高，季燕羽，刘厚林，吴贤芳，王凯，王勇，董亮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32