【技术实现步骤摘要】
一种基于PIV的离心泵叶轮极限外径测量及优化方法
本专利技术属于流体机械工程和动力工程领域的一种叶轮结构处理优化方法,尤其是一种基于PIV的离心泵叶轮极限外径测量及优化方法。
技术介绍
作为通用机械,泵已经广泛应用于国民经济的各个领域,尤其是在国防、水利、航天、石油化工等领域发挥着非常重要的作用。然而泵内部的复杂流动是影响泵稳定运行的主要因素,对于离心泵的性能特性研究的精确分析还没有特定的方法。PIV作为一种可视化的,比较先进的流体测速技术,逐渐运用在离心泵内部的流动测试试验中,借助试验技术来反映出泵在运行时真实的内部流动情况。叶轮是离心泵中最主要的过流部件和做功部件,也是产生能量损失的主要部件,其设计优劣直接影响泵的运行效率和运行稳定性,因此对泵叶片的优化设计具有重大的意义。目前常用能量熵理论,对流道进行熵产分析,确定水力损失情况。但是,该式判断比较繁琐,难度较大。在现有的数值模拟中,该式有一项脉动量无法计算,需要湍动能耗散来代替,准确度无法确定。因此需要简单有效的新判断方法来判断能量损失的多少。其次,像航空泵这些,要求结构小,功率密度高,重量小,所以往叶轮结构更加紧凑的方向研究有很重要的意义。因此,现有技术缺少了一种方式能够判断是否叶轮做功充分,并同时避免叶轮结构松散所带来能量损失的不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足,提出了一种基于PIV干涉下的叶轮优化方法,同时满足两项性能判断方法,新叶轮结构紧凑,能有效改善内部流场,降低能量损失,提高 ...
【技术保护点】
1.一种基于PIV的离心泵叶轮极限外径测量及优化方法,其特征在于:方法包括:/n1)利用粒子图像测速PIV对所需优化的叶轮的初始模型内部流场在1.0Qd工况下进行拍摄,Qd为800r/min转速下最佳效率所对应的流量点,并从叶片的入口到出口之间设置多个采样点,测试处理获得各采样点的欧拉扬程值变化图,各采样点按照叶片线型排序;采样获得各采样点欧拉扬程值的最大值与叶片出口位置的采样点的欧拉扬程值之间的差作为参考叶片欧拉扬程差值;/n2)针对待处理叶轮,按照以下两个条件判断是否叶轮符合要求:/nI.极限外径值在0.94L-0.97L范围,极限外径值为各采样点欧拉扬程最大所对应的采样点位置到叶片进口的距离占整个叶片的型线长度L之间的比例;/nII.各采样点欧拉扬程值的最大值与叶片出口位置的采样点的欧拉扬程值之间的差与参考叶片欧拉扬程差值之间的比例K在0.8-0.9范围;/n若两个条件均满足,则待处理叶轮做功达到最大化,不对待处理叶轮进行调整;/n若两个条件并非同时满足,则待处理叶轮做功不充分,进行下一步对待处理叶轮中的叶片的实际做功有效半径进行增大改变处理,形成新叶轮;/n3)根据新叶轮和离心 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于PIV的离心泵叶轮极限外径测量及优化方法,其特征在于:方法包括:
1)利用粒子图像测速PIV对所需优化的叶轮的初始模型内部流场在1.0Qd工况下进行拍摄,Qd为800r/min转速下最佳效率所对应的流量点,并从叶片的入口到出口之间设置多个采样点,测试处理获得各采样点的欧拉扬程值变化图,各采样点按照叶片线型排序;采样获得各采样点欧拉扬程值的最大值与叶片出口位置的采样点的欧拉扬程值之间的差作为参考叶片欧拉扬程差值;
2)针对待处理叶轮,按照以下两个条件判断是否叶轮符合要求:
I.极限外径值在0.94L-0.97L范围,极限外径值为各采样点欧拉扬程最大所对应的采样点位置到叶片进口的距离占整个叶片的型线长度L之间的比例;
II.各采样点欧拉扬程值的最大值与叶片出口位置的采样点的欧拉扬程值之间的差与参考叶片欧拉扬程差值之间的比例K在0.8-0.9范围;
若两个条件均满足,则待处理叶轮做功达到最大化,不对待处理叶轮进行调整;
若两个条件并非同时满足,则待处理叶轮做功不充分,进行下一步对待处理叶轮中的叶片的实际做功有效半径进行增大改变处理,形成新叶轮;
3)根据新叶轮和离心泵的流量确定新叶轮的载荷分布后,根据以下公式通过新叶轮的载荷分布反求欧拉扬程分布:
其中,表示新叶轮的载荷分布,表示绝对速度的周向分量,Z表示叶片数,g表示重力加速度,ω为叶轮的角速度,HLEH为欧拉扬程,θ表示方位角。
然后根据欧拉扬程分布回到步骤2)进行判断和处理,不断优化使得直到最终叶轮的叶片同时满足两个条件。
2.根据权利要求1所述的一种基于PIV的离心泵叶轮极限外径测量及优化方法,其特征在于:所述步骤1)的具体为:
1.1)对已知形状和参数的待处理叶轮,将叶片按自身的型线分为若干等份段,每个等份段处建立一个采样点,并且为从叶轮中心到叶片出口对各个采样点进行顺序...
【专利技术属性】
技术研发人员:李晓俊,陈晓武,陈波,朱祖超,宋宝林,
申请(专利权)人:浙江理工大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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