一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，包括以下步骤：通过CFD仿真设计导水机构三维及网格模型；通过CFD仿真模拟导水机构流场数值流线图；选取流线图中导水机构两侧流线面作为流断面；将流断面在矩形钢材上数控加工出流体通道；截取导水机构的导叶过流断面；采用CFD仿真设计选取流断面及导叶过流断面，流体模型准确高效为实际建模及实验的准确性奠定基础；按照截取断面在矩形钢材上数控加工出流体通道及过流部件，实现数字模型到实体模型的转化；流体通道建模可完全模拟含沙水流在流道的水力机械中的真实流动情况，流体通道建模方法可操作性强，可复制性强，利于水力机械泥沙磨损实验领域的普遍推广。

A Fluid Channel Modeling Method for Sediment Wear Device of Hydraulic Machinery

The invention discloses a fluid channel modeling method for sediment wear device of hydraulic machinery, which includes the following steps: designing the three-dimensional and grid model of the diversion mechanism by CFD simulation; simulating the flow field numerical streamline diagram of the diversion mechanism by CFD simulation; selecting the streamline surfaces on both sides of the diversion mechanism in the streamline diagram as the flow section; cutting the flow section out of the fluid channel by numerical control on rectangular steel; The guide vane cross-section of the diversion mechanism is selected by CFD simulation design, and the flow section and guide vane cross-section are selected. The accurate and efficient fluid model lays the foundation for the actual modeling and experimental accuracy. The fluid passage and flow passage components are numerically controlled on the rectangular steel according to the cut-off section to realize the transformation from digital model to solid model. The fluid passage modeling can completely simulate the flow of sediment-laden water. For the real flow situation in hydraulic machinery, the fluid channel modeling method has strong operability and reproducibility, which is conducive to the popularization of the experimental field of sediment wear in hydraulic machinery.

【技术实现步骤摘要】
一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法
本专利技术属于水力机械磨损实验设备
，主要涉及一种泥沙磨损装置的流体通道建模方法。
技术介绍
水力机械在生产安装之前要进行一系列的实验，根据实验结果制定最适宜水力机械叶轮所处领域的材质，但目前所采用的是“CN201710790699.X一种旋转圆盘泥沙磨损实验装置及方法”来进行泥沙磨损实验，这这种方法仅实验了圆周方向的切线速度，并不检测出叶轮导叶磨损深度、导叶磨损范围等数据，因此相关技术人员克服困难专利技术出新的泥沙磨损实验装置，通过含沙水流冲击过流部件的形式来进行模拟真实的过流部件绕流情形，但在制作新的泥沙磨损实验装置时需要建造流体通道模型，因此采用新的技术方法实现流体通道建模。
技术实现思路
为了解决这些问题，本专利技术提供了一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，采用CFD仿真设计选取流断面在矩形钢材上数控加工出流体通道及选取导叶过流断面数控加工出过流部件配合使用达到建模及实验目的。一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，包括以下步骤：S1通过CFD仿真设计导水机构三维和网格模型；S2通过CFD仿真模拟导水机构流场数值流线图；S3选取流线图中导水机构两侧流线面作为流断面；S4将流断面在矩形钢材上数控加工出开放式流体通道，使其成为泥沙磨损装置主体；S5截取导水机构的导叶过流断面；S6将导叶过流断面在钢材上数控加工出过流部件；S7将数控加工后的过流部件和流体通道配合安装。所述CFD中截取的绕流流线所形成的周期性过流断面作试验段流道，过流断面中A表示第一过流部件，B均表示第二过流部件，CFD中A表示固定导叶过流部件，B表示活动导叶过流部件，所述A过流部件与B过流部件处在同一条弧线上，且过流断面中A过流部件两侧的绕流较多则形成宽流面，B过流部件两侧绕流较少则形成窄流面。所述过流断面的宽流面为泥沙磨损装置主体中流体通道的入口，过流断面的窄流面则为泥沙磨损装置主体中流体通道的出口。所述矩形钢材上数控加工的流体通道侧面根据流线面数控加工为曲面。所述矩形钢材上数控加工的流体通道为槽形开放式流体通道。所述导叶过流断面所数控加工成侧面为流线型的过流部件，且过流部件主体呈光滑的流线型。本专利技术具有的有益效果：采用CFD仿真设计选取流断面及导叶过流断面，按照截取断面在矩形钢材上数控加工成流体通道及过流部件，实现数字模型到实体模型的转化；流体通道建模可完全模拟含沙水流在水力机械的流道中的真实流动情况，流体通道建模方法可操作性强，可复制性强，利于水力机械泥沙磨损实验领域的普遍推广。附图说明图1为本专利技术通过建模后数控加工流体通道后的泥沙磨损装置结构示意图；图2为本专利技术导水机构流场数值流线示意图；图3为本专利技术选取的试验流道面示意图。附图标记：泥沙磨损装置主体1、流体通道2、第一过流部件3、第二过流部件31。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1-3，一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，包括以下步骤：S1通过CFD仿真设计导水机构三维及网格模型，根据所需要的导水机构尺寸按一定比例通过CFD仿真设计出模型；S2通过CFD仿真模拟导水机构流场数值流线图，根据数值流线图确定一段可用流段面；S3选取流线图中导水机构两侧流线面作为流断面，选取流断面流线图导入数控加工设备；S4将流断面在矩形钢材上数控加工成开放式流体通道，使其成为泥沙磨损装置主体；S5截取导水机构的导叶过流断面，根据导水机构流场数值流线图中的导叶形状截取其横断面；S6将导叶过流断面在钢材上数控加工成过流部件，将导叶横断面形状数据导入数控加工设备；S7将数控加工后的过流部件和流体通道配合安装。所述CFD中截取的绕流流线所形成的周期性过流断面作试验段流道，过流断面中A表示第一过流部件3，B均表示第二过流部件31，CFD中A表示固定导叶过流部件，B表示活动导叶过流部件，所述A过流部件与B过流部件处在同一条流线上，且过流断面中A过流部件两侧的绕流较多则形成宽流面，B过流部件两侧绕流较少则形成窄流面。所述过流断面的宽流面为泥沙磨损装置主体1中流体通道2的入口，过流断面的窄流面则为泥沙磨损装置主体1中流体通道2的出口。所述矩形钢材上数控加工的流体通道侧面根据流线面数控加工为曲面。所述矩形钢材上数控加工的流体通道为槽形开放式流体通道。所述导叶过流断面所数控加工成侧面为流线型的过流部件，且过流部件主体呈光滑的流线型。本专利技术的描述和应用都只是说明性和示意性的，并非是想要将本专利技术的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施方式的变形和改变是完全可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施方式的替换和等效的各种部件均是公知的。本领域技术人员还应该清楚的是，在不脱离本专利技术的精神或本质特征的情况下，本专利技术可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现，以及在不脱离本专利技术范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，其特征在于：包括以下步骤：S1通过CFD仿真设计导水机构三维及网格模型；S2通过CFD仿真模拟导水机构流场数值流线图；S3选取流线图中导水机构两侧流线面作为流断面；S4将流断面在矩形钢材上数控加工出开放式流体通道，使其成为泥沙磨损装置主体；S5截取导水机构的导叶过流断面；S6将导叶过流断面在钢材上数控加工出过流部件；S7将数控加工出的过流部件和流体通道配合安装。

【技术特征摘要】
1.一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，其特征在于：包括以下步骤：S1通过CFD仿真设计导水机构三维及网格模型；S2通过CFD仿真模拟导水机构流场数值流线图；S3选取流线图中导水机构两侧流线面作为流断面；S4将流断面在矩形钢材上数控加工出开放式流体通道，使其成为泥沙磨损装置主体；S5截取导水机构的导叶过流断面；S6将导叶过流断面在钢材上数控加工出过流部件；S7将数控加工出的过流部件和流体通道配合安装。2.根据权利要求1所述的一种水力机械泥沙磨损装置的流体通道建模方法，其特征在于：所述CFD中截取的绕流流线所形成的周期性过流断面作试验段流道，过流断面中A表示第一过流部件(3)，B均表示第二过流部件(31)，CFD中A表示固定导叶过流部件，B表示活动导叶过流部件，所述A过流部件与B过流部件处在同一条流线上，且过...

【专利技术属性】
技术研发人员：华红，刘小兵，曾永忠，余志顺，卢加兴，邓万权，吉雷，姚兵，张治忠，余学军，杨建明，韩晓言，丁理杰，苗树敏，赵琴，杜海，欧顺冰，
申请(专利权)人：西华大学，国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51