一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102619761A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102619761A(43)申请公布日2012.08.01(21)申请号201210103048.6(22)申请日2012.04.10(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)发明人张德胜王川张华施卫东(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.F04D3/00(2006.01)F04D29/52(2006.01)F04D29/04(2006.01)G01P5/20(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图55页(54)发明名称一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法(57)摘要本发明公开了一种用于粒子图像测速的新型轴流泵，其主要用于轴流泵内部流动的速度场测量，该轴流泵由导水锥、叶轮叶片、叶轮轮毂、导叶叶片、导叶轮毂、方形有机玻璃外筒、流线型肋板、导叶体法兰、螺栓、轴、弯管段、轴承、螺钉、轴套、油封及滚动轴承及联轴器等零件组成。本发明的有益结果是：提高了轴流泵粒子图像测速（PIV）的测量精度，创新了新型轴流泵的结构，实现了轴流泵内部真实流场采用粒子图像测速，提高了用于粒子图像测速的新型轴流泵的使用寿命，并使得试验用轴流泵的流场更接近于真实产品泵的流场，并可同时观测和测量叶轮和导叶内部真实的流动。CN102697ACN102619761A权利要求书1/1页1.一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，包括叶轮、导叶轮、透明有机玻璃筒（2）、泵轴（11）、流线型肋板（7）和弯管段（10）；所述叶轮与所述泵轴（11）固定连接，随泵轴一起旋转；所述透明有机玻璃筒（2）与所述弯管段（10）之间连接有法兰（8）；所述叶轮、所述导叶轮均在所述透明有机玻璃筒（2）的内部；所述流线型肋板（7）的一端与所述导叶轮上的导叶轮轮毂（6）固定连接，所述流线型肋板（7）另一端与所述法兰（8）固定连接；所述导叶轮的导叶轮轮毂（6）内设有轴承（18），实现与所述泵轴（11）的滚动连接。2.根据权利要求1所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述透明有机玻璃筒（2）的断面形状采用外方内圆形，所述透明有机玻璃筒（2）的有机玻璃折射率接近于水。3.根据权利要求1所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述流线型肋板（7）的断面形状是一种流线型翼形，与从所述导叶流出的水流方向基本一致。4.根据权利要求1所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述叶轮的叶轮轮毂（4）与所述泵轴（11）的轴肩之间连接有轴套（16）。5.根据权利要求1或4所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述泵轴（11）的轴端端面设有螺钉（15），所述螺钉（15）将导水锥固定连接在所述叶轮的叶轮轮毂（4）前部，并且用来锁定叶轮轮毂（4）的轴向位置。6.根据权利要求1所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述叶轮的叶轮叶片（3）的外缘与所述透明有机玻璃筒（2）的径向间隙为0.5mm。7.根据权利要求1所述的一种用于粒子图像测速的轴流泵，其特征在于，所述透明方形有机玻璃筒（2）与所述导叶轮的导叶轮叶片（5）在装配时采用间隙配合，间隙值控制在0.1mm到0.5mm之间，待安装完毕后，使用玻璃胶密封该间隙。8.一种利用权利要求1所述的粒子图像测速轴流泵的粒子图像测速的方法，包含以下步骤：A激光片光源（22）通过透明方形有机玻璃筒（2）表面垂直入射到流场待测区域，即叶轮叶片（3）及导叶轮叶片（5）的流场区域中；B设置PIV测量用的1号相机和2号相机，使其与片光源互成45度方向并保持1号相机和2号相机的夹角为90度,对准流场待测区域后利用示踪粒子在激光区域的曝光作用，记录下两次脉冲激光粒子曝光时的图像，形成两幅粒子分布图片；C根据示踪粒子在两幅照片上的位移差和时间差求得流场空间速度方向和大小。2CN102619761A说明书1/3页一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法技术领域[0001]本发明涉及到一种用于粒子图像测速的轴流泵及其测速方法，主要用于轴流泵叶轮和导叶内部流动的速度场测量。背景技术[0002]粒子图像测速（ParticleImageVelocimetry，以下简称PIV）技术是近年来从流场显示技术基础上发展起来的一种新型流速测量技术，其基本原理为：激光片光源照射在某流场测量面上，通过相机连续拍摄2张示踪粒子在片光源面上显示的照片，根据示踪粒子在两幅照片上的位移差和时间差求得流场速度方向和大小。由于PIV测量技术既能克服流场单点测量的局限性，又能进行全流场瞬时、非接触测量，因此在旋转机械的内部流动研究中得到广泛应用