一种用于离心泵PIV误差测量及标定的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103062075A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103062075103062075A(43)申请公布日2013.04.24(21)申请号201210446201.5(22)申请日2012.11.09(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(72)发明人刘厚林杨洪镔王勇任芸王凯谈明高(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.F04D15/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种用于离心泵PIV误差测量及标定的装置和方法(57)摘要本发明公开了一种用于离心泵PIV误差测量及标定的装置和方法，用于离心泵PIV内流实验误差测量及标定，涉及流体实验领域。本发明的装置由蜗壳、标定盘、叶轮、泵轴、联轴器、电机、转速传感器、转速显示与同步器、减震底座、激光器、跨帧CCD相机、外触发同步装置和计算机组成。先卸下蜗壳和叶轮，调整标定盘至测量截面位置，并旋紧两端螺母将其固定在泵轴上，在空气中测量PIV系统的误差；然后装上蜗壳，待蜗壳内充满工作介质后，测量实验模型的误差；最后卸下标定盘，将叶轮固定在泵轴上，用PIV系统测量流场，利用测得的两种误差完成标定。本发明方法简单、易于操作、通用性强，为离心泵PIV测量误差分析提供了有效的研究手段。CN103062075ACN1036275ACN103062075A权利要求书1/1页1.一种用于离心泵PIV误差测量及标定的装置，其特征在于，包括蜗壳(1)、标定盘(2)、叶轮(3)、泵轴(4)、联轴器(5)、电机(6)、转速传感器(7)、转速显示与同步器(8)、减震底座(9)、激光器(10)、跨帧CCD相机(11)、外触发同步装置(12)和计算机(13)；所述在泵轴(4)上固定标定盘(2)或叶轮(3)，标定盘(2)或叶轮(3)放置在蜗壳(1)内；泵轴(4)通过联轴器(5)和电机(6)相连，转速传感器(7)固定在电机(6)轴端；蜗壳(1)、泵轴(4)、联轴器(5)、电机(6)安放在水平放置的减震底座(9)上；转速传感器(7)通过转速显示与同步器(8)与外触发同步装置(12)相连；计算机(13)通过外触发同步装置(12)与激光器(10)和跨帧CCD相机(11)相连；跨帧CCD相机(11)正对标定盘(2)或叶轮(3)放置，跨帧CCD相机(11)拍摄平面与泵轴(4)的轴线垂直；激光器(10)放置在蜗壳(1)侧面，激光器的激光口朝向与标定盘(2)表面平行。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定盘(2)直径与叶轮(3)相同；标定盘(2)中间有螺纹孔，其规格和叶轮(3)中间的螺纹孔相同；标定盘(2)利用两个六角螺母固定安装在泵轴(4)上，标定盘(2)沿泵轴轴向移动。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定盘(2)表面标定盘表面均匀散布直径为0.2mm到0.3mm的半球形浅坑，半球形浅坑之间垂直间距和水平间距相同，为1mm到2mm。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定盘(2)的材质为有机玻璃。5.实施权利要求1所述的用于离心泵PIV误差测量及标定的装置的方法，其特征在于，具体步骤为为：A)调整标定盘至测量截面位置，并旋紧两端螺母将其固定在泵轴上，将激光器的片光照射整个标定盘表面上，调整电机转速为n，在空气中测量标定盘表面各点速度；用已知电机转速计算标定盘表面各点的真实速度，对比各点的真实速度和测量标定盘表面各点的速度得到PIV系统误差；B)装上蜗壳，待蜗壳内充满工作介质后，将激光器的片光照射整个标定盘表面上，调整电机转速为n，测量标定盘在工作介质内表面各点速度，与步骤A）得到的测量标定盘表面各点的速度进行对比，得到离心泵实验模型误差；C)最后卸下标定盘，装上叶轮和蜗壳，调整电机转速为n，将激光器的片光照射在叶轮上，将所测得的各点速度减去PIV系统误差和离心泵实验模型误差的统计量，完成对PIV实验的标定。2CN103062075A说明书1/4页一种用于离心泵PIV误差测量及标定的装置和方法技术领域[0001]本发明涉及流体力学实验领域，特指一种用于离心泵PIV误差测量及标定的方法和装置。背景技术[0002]粒子图像测速技术（PIV）是一种非接触式全场流速测量技术。一般情况下PIV是在流体中加入示踪粒子，用激光器的片光照亮流场，在与片光垂直方向用相机拍摄流体运动的粒子图像，再对图像进行处理和分析，最终得到流场片光截面上的二维/三维各点速度的一种测量方法。作为一种全场、非接触、无干扰、高精度的流动测量方法，PIV适用于湍流、非定常流动等复杂流场的测量，在离心泵等复杂旋转流体机械流场测量中得到