一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括離心泵、高壓空氣補(bǔ)給裝置、Photron?FASTCAM?PCI高速攝影儀、光源發(fā)射器和試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，離心泵的殼體為透明殼體，高壓空氣補(bǔ)給裝置通過高壓空氣管與離心泵待測(cè)區(qū)域的殼體連接，Photron?FASTCAM?PCI高速攝影儀正對(duì)離心泵待測(cè)區(qū)域，光源發(fā)射器布置在離心泵的四周，用來(lái)為所述Photron?FASTCAM?PCI高速攝影儀提供光源，Photron?FASTCAM?PCI高速攝影儀與所述試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彌補(bǔ)了常用流場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)不可在開式實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的不足，相較于PIV（粒子圖像測(cè)速），其成本大大降低。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種離心泵內(nèi)部非定常流動(dòng)可視化測(cè)量裝置，屬于離心泵內(nèi)部瞬態(tài)非 穩(wěn)定流動(dòng)相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 離心泵是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置和流體輸送設(shè)備，其不僅應(yīng)用在石油、化工、水利等 工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，而且是航空、艦船、潛艇等高【技術(shù)領(lǐng)域】的關(guān)鍵設(shè)備。離心泵在運(yùn)行過程中，其內(nèi) 部運(yùn)輸介質(zhì)會(huì)不可避免地產(chǎn)生各種非穩(wěn)定流動(dòng)，并衍生振動(dòng)，噪聲問題，即影響離心泵運(yùn)行 的穩(wěn)定性和安全性，又影響機(jī)器壽命。離心泵是多個(gè)領(lǐng)域重大工程的關(guān)鍵設(shè)備，因此盡可能 地改善其非穩(wěn)定流動(dòng)可以提高泵機(jī)組運(yùn)行的可靠性，并可以降低重大事故的發(fā)生率，從而 保證人身安全，避免國(guó)民財(cái)產(chǎn)遭受損失，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。因此，為了研究 離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)，有效控制非穩(wěn)定流動(dòng)，從而改善離心泵和配套系統(tǒng)的整體性能是 非常必要的；同時(shí)，對(duì)離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化測(cè)量技術(shù)是該領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)研究不可或缺 的重要研究手段。
[0003] 經(jīng)檢索，目前對(duì)離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化測(cè)量相關(guān)的申報(bào)專利有兩種：一種 深井離心泵PIV內(nèi)部流場(chǎng)測(cè)量裝置（201310211294. 8)，該發(fā)明通過左右兩端安置的水潤(rùn)滑 軸承支撐起整個(gè)泵軸，泵的進(jìn)口段和出口段分別放置一個(gè)具有中心孔的鏡面來(lái)對(duì)葉輪和導(dǎo) 流殼的內(nèi)部流場(chǎng)圖像進(jìn)行折射，從而為PIV拍攝必須的CCD相機(jī)和激光器提供足夠的安放 空間；另一種用于三維PIV測(cè)量的離心泵（201010520430. 8)，該發(fā)明是方形結(jié)構(gòu)的蝸殼，采 用有機(jī)玻璃整體鑄造而成，其目的是便于把自制的靶盤放到離心泵內(nèi)進(jìn)行三維標(biāo)定，以提 高其標(biāo)定精度，在泵外能夠調(diào)節(jié)靶盤的位置，便于葉輪內(nèi)不同斷面的標(biāo)定。目前這些專利 中，皆為用PIV來(lái)實(shí)現(xiàn)泵內(nèi)非穩(wěn)定流動(dòng)可視化測(cè)量，其成本較高(如示蹤粒子價(jià)格昂貴，所 需實(shí)驗(yàn)儀器造價(jià)太高等)，且對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求較高(只能在閉式實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行)。
[0004] 因此設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用，既可在閉式又可在開式試驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)離心泵內(nèi)部非定常 流動(dòng)現(xiàn)象的可視化測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置是十分必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種價(jià)格低廉、適用域廣，同時(shí)又能有效地對(duì)離心泵進(jìn)行可 視化測(cè)量的可視化實(shí)驗(yàn)裝置。
[0006] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括離 心泵、高壓空氣補(bǔ)給裝置、Photron FASTCAM PCI高速攝影儀、光源發(fā)射器和試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)， 所述離心泵的殼體為透明殼體，所述高壓空氣補(bǔ)給裝置通過高壓空氣管與離心泵待測(cè)區(qū)域 的殼體連接，所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀正對(duì)離心泵待測(cè)區(qū)域，所述光源發(fā)射器 布置在所述離心泵的四周，用來(lái)為所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀提供光源，所述 Photron FASTCAM PCI高速攝影儀與所述試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)連接。
[0007] 上述方案中，所述高壓空氣補(bǔ)給裝置由高壓空氣罐、高壓空氣輸入管減壓閥、高壓 空氣輸出管和軟管塑料寶塔接頭構(gòu)成，所述高壓空氣罐、所述高壓空氣輸入管、所述減壓 閥、所述高壓空氣輸出管和所述軟管塑料寶塔接頭依次連接，所述軟管塑料寶塔接頭輸出 端與所述高壓空氣管連接。
[0008] 上述方案中，所述高壓空氣管為金屬高壓空氣管，所述高壓空氣管輸出端連接有 螺紋連接頭，所述螺紋連接頭連接在離心泵需要進(jìn)行示蹤的部位的殼體上。
[0009] 上述方案中，所述高壓空氣管的直徑為0. 5mm，所述螺紋連接頭的直徑為3mm。
[0010] 上述方案中，所述光源發(fā)射器為1000W鹵鎢燈。
[0011] 上述方案中，所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀和所述1000W鹵鎢燈均安裝 有可調(diào)三腳架。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：（1)設(shè)計(jì)一套高壓氣體供給裝置，將高壓氣泡作為離心泵內(nèi) 部非穩(wěn)定流動(dòng)的示蹤粒子，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，彌補(bǔ)了常用流場(chǎng)可視化實(shí)驗(yàn)不可在開 式實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的不足。（2)由于把空氣作為示蹤粒子，可視性較好，可以采用高速攝影儀 和一般光源即可實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)定流場(chǎng)的拍攝，相較于PIV (粒子圖像測(cè)速)，其成本大大降低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2為1?壓氣管結(jié)構(gòu)不意圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明使用狀態(tài)圖。
[0016] 圖中：1離心泵，2高壓空氣管，3軟管塑料寶塔接頭，4高壓空氣輸出管，5減壓 閥，6高壓空氣輸入管，7高壓空氣罐，8螺紋連接頭，9 Photron FASTCAM PCI高速攝影 儀，10光源發(fā)射器，11試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 如圖1所示，一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括離心泵1、高壓空 氣補(bǔ)給裝置、Photron FASTCAM PCI高速攝影儀9和若干光源發(fā)射器10,優(yōu)選的，所示光 源發(fā)射器10可以采用1000W的鹵鎢燈，所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀9和所述 1000W鹵鎢燈均安裝有可調(diào)三腳架。所述離心泵1的殼體為透明殼體，所述高壓空氣補(bǔ)給裝 置通過高壓空氣管2與離心泵1待測(cè)區(qū)域的殼體連接，所述Photron FASTCAM PCI高速攝 影儀9正對(duì)離心泵1待測(cè)區(qū)域，所述光源發(fā)射器10布置在所述離心泵1的四周，用來(lái)為所 述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀9提供光源。
[0019] 優(yōu)選的，所述高壓空氣補(bǔ)給裝置可以選用高壓空氣罐7、高壓空氣輸入管6減壓閥 5、 高壓空氣輸出管4和軟管塑料寶塔接頭3構(gòu)成，所述高壓空氣罐7、所述高壓空氣輸入管 6、 所述減壓閥5、所述高壓空氣輸出管4和所述軟管塑料寶塔接頭3依次連接在一起，所述 軟管塑料寶塔接頭3輸出端與所述高壓空氣管2連接。優(yōu)選的，所述高壓空氣管2為金屬 高壓空氣管，所述高壓空氣管2輸出端設(shè)有螺紋連接頭8,所述螺紋連接頭8連接在離心泵 需要進(jìn)行示蹤的部位的殼體上。優(yōu)選的，所述高壓空氣管2直徑為0. 5mm，所述螺紋連接頭 的直徑為3mm。
[0020] 使用時(shí)，高壓氣體通過高壓空氣輸入管4從高壓空氣罐7注入減壓閥5,通過減壓 閥5調(diào)節(jié)輸出的高壓氣體的壓力值，以控制輸入示蹤氣體的數(shù)量和壓力。減壓閥5上還配 有壓力計(jì)，以便于讀取所輸出高壓氣體的壓力值。從減壓閥5流出的高壓氣體注入與其相 聯(lián)接的高壓空氣輸出管4,并通過軟管塑料寶塔接頭3與植入離心泵內(nèi)部的高壓空氣管2相 聯(lián)接。高速攝影時(shí)，移動(dòng)、調(diào)節(jié)固定高速攝影儀的三腳架來(lái)對(duì)準(zhǔn)和聚焦所要拍攝的區(qū)域，并 通過試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)中的Photron_FASTCAM_Viewer軟件控制Photron FASTCAM PCI高速攝 影儀拍攝時(shí)的幀數(shù)、時(shí)間、分辨率等，通過移動(dòng)調(diào)節(jié)鹵鎢燈所帶的三腳架來(lái)達(dá)到對(duì)拍攝區(qū)域 進(jìn)行合理補(bǔ)光的目的。根據(jù)實(shí)際需要，通過調(diào)節(jié)減壓閥5從而達(dá)到調(diào)節(jié)泵內(nèi)的示蹤氣體的 壓力以適應(yīng)不同工況下泵內(nèi)不同壓力的流體。
【權(quán)利要求】
1. 一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括離心泵（1)、高壓 空氣補(bǔ)給裝置、Photron FASTCAM PCI高速攝影儀（9)、光源發(fā)射器（10)和試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī) (11 )，所述離心泵（1)的殼體為透明殼體，所述高壓空氣補(bǔ)給裝置通過高壓空氣管（2)與離 心泵（1)待測(cè)區(qū)域的殼體相接，所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀（9)正對(duì)離心泵（1) 待測(cè)區(qū)域，所述光源發(fā)射器（10)布置在所述離心泵（1)的殼體四周，用來(lái)為所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀（9)提供光源，所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀（9)與所述 試驗(yàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)（11)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述高壓空氣補(bǔ)給裝置由高壓空氣罐（7)、高壓空氣輸入管（6)減壓閥（5)、高壓空氣輸出 管（4)和軟管塑料寶塔接頭（3)構(gòu)成，所述高壓空氣罐（7)、所述高壓空氣輸入管（6)、所述 減壓閥（5)、所述高壓空氣輸出管（4)和所述軟管塑料寶塔接頭（3)依次連接，所述軟管塑 料寶塔接頭（3)輸出端與所述高壓空氣管（2)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述高壓空氣管（2)輸出端連接有螺紋連接頭（8)，所述螺紋連接頭（8)連接在離心泵需要 進(jìn)行示蹤的部位的殼體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述高壓空氣管（2)的直徑為0· 5mm，所述螺紋連接頭（8)的直徑為3mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述光源發(fā)射器為1000W鹵鎢燈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種離心泵內(nèi)部非穩(wěn)定流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于， 所述Photron FASTCAM PCI高速攝影儀（9)和所述1000W鹵鎢燈均安裝有可調(diào)三腳架。
【文檔編號(hào)】F04D15/00GK203906319SQ201420266403
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】陽(yáng)君, 裴吉, 袁壽其, 鄧鑫 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)