一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110630528A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910739481.0(22)申请日2019.08.12(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号申请人江苏大学镇江流体工程装备技术研究院(72)发明人李伟季磊磊施卫东常浩周岭朱勇李恩达马凌凌(51)Int.Cl.F04D15/00(2006.01)F04D29/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置(57)摘要本发明公开了一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，包括混流泵和轮缘泄漏流微距拍摄系统，混流泵包括透明转轮室段和位于透明转轮室段内的叶片，在叶片的轮缘顶端面、叶片压力面靠近轮缘处、叶片吸力面靠近轮缘处装有示踪丝线；轮缘泄漏流微距拍摄系统包括光源、相机、信号采集和输出装置和计算机，光源和相机分别连接信号采集和输出装置，信号采集和输出装置连接计算机，相机捕捉示踪丝线图像进而获得轮缘间隙处的动态流场。本发明仅使用一台微距相机和一些示踪丝线就可以获得轮缘间隙处的动态流场，不仅不需要严苛的试验环境，同时也降低了混流泵轮缘泄漏流测量试验的成本，为研究轮缘泄漏流的动态特性提供了保证。CN110630528ACN110630528A权利要求书1/1页1.一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，包括混流泵(1)和轮缘泄漏流微距拍摄系统，所述混流泵(1)包括透明转轮室段(2)和位于透明转轮室段(2)内的叶片(7)，在所述叶片(7)的轮缘顶端面、叶片压力面靠近轮缘处、叶片吸力面靠近轮缘处装有示踪丝线(9)；所述轮缘泄漏流微距拍摄系统包括光源(3)、相机(4)、信号采集和输出装置(5)和计算机(6)，所述光源(3)和相机(4)分别连接信号采集和输出装置(5)，所述信号采集和输出装置(5)连接计算机(6)，所述相机(4)捕捉示踪丝线(9)图像进而获得轮缘间隙处的动态流场。2.根据权利要求1所述的一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，在所述透明转轮室段(2)的底部外壳上设置一个凸台(12)，所述凸台(12)与叶片(7)轮缘处相对。3.根据权利要求1所述的一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，所述示踪丝线(9)的安装方式为：在轮缘顶端面、叶片压力面靠近轮缘处、叶片吸力面靠近轮缘处钻有多个微小的细孔(8)，细孔(8)之间等距离阵列排布，将示踪丝线(9)的一端胶封在细孔(8)内，另一端从细孔(8)伸出为自由端。4.根据权利要求3所述的一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，所述示踪丝线(9)直径小于50μm。5.根据权利要求3或4所述的一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，在同一个弦长截面内，所述示踪丝线(9)的最小长度为20倍的叶片轮缘间隙，示踪丝线(9)的最大长度根据数值仿真中形成完整泄漏涡的长度来确定。6.根据权利要求5所述的一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置，其特征在于，所述示踪丝线(9)采用反光防水材质，且相邻的示踪丝线(9)选择不同的颜色，在所述示踪丝线(9)上染有和示踪丝线(9)本身颜色不同的示踪丝线的标记点(11)。2CN110630528A说明书1/3页一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置技术领域[0001]本发明属于流体机械技术领域，尤其涉及一种混流泵叶片轮缘泄漏流可视化测量装置。背景技术[0002]混流泵因其结构简单、大流量的特点广泛应用在在防洪排涝、工农业供水、跨流域调水等领域，但混流泵的开式叶轮结构使得叶轮叶片的轮缘和管壁之间不可避免的存在一微小间隙。目前，众多的研究指出轮缘间隙的大小很大程度上影响了混流泵的扬程和效率。而轮缘泄漏流和轮缘泄漏涡的大小则是影响叶轮内能量损失的主要因素之一。因此，如何减弱轮缘泄漏流的产生或削弱轮缘泄漏涡的大小是目前许多科研人员的研究热点，而研究轮缘泄漏流的关键要素之一就是获取轮缘泄漏流或泄漏涡的空间结构。对于有空化的混流泵叶轮，可以通过轮缘产生的空化气泡大致的估算泄漏涡的形态。不过，一旦空化现象区域严重时，空泡云便完全包裹住了间隙区域难以实现轮缘泄漏涡的描绘。而当混流泵不发生空化时，则该种观察方式完全失效。到目前为止，还未有一种成熟的试验手段可以较为完整地获取混流泵的轮缘泄漏涡的三维形态。[0003]目前，提出了“一种混流泵叶片轮缘间隙流场的3D-PIV测量装置及方法”通过3D-PIV手段来进行混流泵轮缘间隙流场的捕捉，但该种方式成本较高，需要配套昂贵的3D-PIV仪器和示踪粒子，普适性应用还很困难。同时，测试手段和测试内容也不相同，PIV测量对拍摄的环境要求也较高，存在着诸多