一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于泵站工程的技术领域，公开了一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法及系统，通过CFD技术对贯流泵装置进行仿真计算，结合工程实际，综合考虑运行时间因素对不同水位工况的贯流泵装置的叶轮叶片空蚀面积进行综合评估，避免了物理模型试验耗时长，费用高且无法给出叶轮叶片空蚀面积的缺点。该方法考虑了泵站实际多水位运行的情况，结合CFD技术对不同水位工况条件下叶轮的叶片空蚀面积进行配比计算，结合不同水位工况时泵装置运行时间，对贯流泵装置叶轮空蚀面积进行评估，预测结果更贴合工程实际。该方法简单，操作方便，易于被工程设计管理人员所掌握，不受测试设备等硬件条件的限制。条件的限制。条件的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及泵站工程的
，尤其涉及一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法及系统。

技术介绍

[0002]贯流泵装置因其特低扬程，大流量的特点被广泛的应用于平原地区的贯流泵站中。空蚀，又称汽蚀，是由于液流流道中的局部低压(低于该处温度下液体的饱和蒸汽压)使液体在该处汽化而引起大量微汽泡爆发性生长,微汽泡急剧生长成大气泡后随液流至压力高处突然溃灭,对流道壁面产生高达几百个大气压的冲击,造成壁面材料剥蚀的现象。贯流泵装置一般由进水流道、叶轮、导叶体和出水流道四个过流部件组成，叶轮部件易发生空蚀现象对叶轮造成损伤导致贯流泵装置水力性能的下降，甚至对贯流泵装置安全稳定运行造成威胁。对泵装置叶轮空化的评估方法主要有模型试验以及数值模拟两种，模型试验存在试验耗时长和费用高的缺点且无法满足泵装置叶轮空蚀面积评估的长时间不同水位运行的要求；当前采用数值模拟对叶轮空化进行数值计算并预测空化面积，但并未给出叶轮空蚀面积的预估方法，叶轮发生空化且需一定时间后发生空蚀，且往往忽略泵装置实际在不同水位工况条件运行的情况。
[0003]为了有效地解决上述问题，本专利技术提出一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，该方法结合数值模拟与工程实际，综合考虑泵装置在不同水位工况下运行的实际情况，能够合理有效地对叶轮空蚀损坏的的面积进行评估，并且该方法简单可行，便于工程设计人员与泵站管理单位所掌握。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有技术无法考虑多水位运行的外界条件因素，以及存在操作复杂、耗时长以及受测试设备硬件条件限制的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，包括：
[0009]对贯流泵装置进行三维定常空化数值计算；
[0010]基于数值计算结果预估不同水位工况条件下贯流泵装置叶轮的空蚀面积；
[0011]根据不同水位工况运行时间及空蚀面积进行配比计算，对贯流泵装置的叶轮空蚀进行综合评估。
[0012]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：所述三维定常空化数值计算，包括：
[0013]运用计算流体力学技术对所述贯流泵装置进行的整个流体条件进行仿真模拟。
[0014]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：当所述仿真模拟各物理量的残差收敛精度均低于1.0
×
10
‑5，且检测扬程的变化趋于定值时，该水位工况运行条件下泵装置数值计算满足收敛要求。
[0015]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：根据泵装置三维定常空化数值计算的结果，确定不同水位工况条件下叶轮的叶片表面气相体积分数，所述气相体积分数表示为：
[0016][0017]其中，C
v
为气相体积分数，V
a
为气相单独存在时的体积，V
t
为气相和液相体积的和。
[0018]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：气相体积分数在0以上的区域为发生空化的区域，气相体积分数0.8以上的区域为发生空蚀的区域。
[0019]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：计算不同水位工况下空蚀比例系数k
i
，表示为：
[0020][0021]其中，i表示第i个运行时间超过22小时的水位工况，1≤i≤b且i为整数，b为运行时间超过22小时的水位工况总数量，S
ki
为第i个运行时间超过22小时的水位工况条件下叶轮叶片表面发生空蚀的区域面积，S为叶轮叶片表面积，k
i
为第i个运行时间超过22小时的水位工况条件下的空蚀比例系数。
[0022]作为本专利技术所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的一种优选方案，其中：计算贯流泵装置叶轮空蚀面积，表示为：
[0023][0024]其中，S
ks
为贯流泵装置叶轮预估空蚀面积，t
i
为第i个运行时间超过22小时的水位工况的运行时间，T为贯流泵装置各运行时间超过22小时的水位工况运行时间之和，表示为：
[0025][0026]第二方面，本专利技术实施例提供了一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估系统，包括：
[0027]计算模块，对贯流泵装置进行三维定常空化数值计算；
[0028]预估模块，基于数值计算结果预估不同水位工况条件下贯流泵装置叶轮的空蚀面积；
[0029]评估模块，根据不同水位工况运行时间及空蚀面积进行配比计算，对贯流泵装置的叶轮空蚀进行综合评估。
[0030]第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算设备，包括：
[0031]存储器和处理器；
[0032]所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本专利技术任一实施例所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法。
[0033]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法。
[0034]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法及系统，通过CFD技术对贯流泵装置进行仿真计算，结合工程实际，综合考虑运行时间因素对不同水位工况的贯流泵装置的叶轮叶片空蚀面积进行综合评估，避免了物理模型试验耗时长，费用高且无法给出叶轮叶片空蚀面积的缺点。该方法考虑了泵站实际多水位运行的情况，结合CFD技术对不同水位工况条件下叶轮的叶片空蚀面积进行配比计算，结合不同水位工况时泵装置运行时间，对贯流泵装置叶轮空蚀面积进行评估，预测结果更贴合工程实际。该方法简单，操作方便，易于被工程设计管理人员所掌握，不受测试设备等硬件条件的限制。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0036]图1为本专利技术一个实施例所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法的整体流程图；
[0037]图2为本专利技术一个实施例所述的贯流泵装置叶轮空蚀面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于，包括：对贯流泵装置进行三维定常空化数值计算；基于数值计算结果预估不同水位工况条件下贯流泵装置叶轮的空蚀面积；根据不同水位工况运行时间及空蚀面积进行配比计算，对贯流泵装置的叶轮空蚀进行综合评估。2.如权利要求1所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于：所述三维定常空化数值计算，包括：运用计算流体力学技术对所述贯流泵装置进行的整个流体条件进行仿真模拟。3.如权利要求2所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于：当所述仿真模拟各物理量的残差收敛精度均低于1.0
×
10
‑5，且检测扬程的变化趋于定值时，该水位工况运行条件下泵装置数值计算满足收敛要求。4.如权利要求3所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于：根据泵装置三维定常空化数值计算的结果，确定不同水位工况条件下叶轮的叶片表面气相体积分数，所述气相体积分数表示为：其中，C
v
为气相体积分数，V
a
为气相单独存在时的体积，V
t
为气相和液相体积的和。5.如权利要求4所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于：气相体积分数在0以上的区域为发生空化的区域，气相体积分数0.8以上的区域为发生空蚀的区域。6.如权利要求5所述的贯流泵装置叶轮空蚀面积的评估方法，其特征在于：计算不同水位工况下空蚀比例系数k
i
，表示为：其中，i表示第i个运行时间超过22...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，林智康，丁平，刘金生，舒雪辉，周广新，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：