封闭式水泵吸水室内部流场的PIV试验研究

发布时间：2020-04-28 11:37

【摘要】： 水泵吸水室就是泵的进口法兰至叶轮进口的过流部分。随着对水泵效率越来越高的要求，设计恰当的吸水室成为改善水泵性能和提高效率的必不可少的步骤。研究水泵吸水室内部的流场，找出其内部流场的规律，并以此为基础设计出新型水泵吸水室，是水泵吸水室未来发展的重要趋势。 论文首先对PIV技术进行了研究。主要成果是：(1) 研究了PIV的应用范围、原理及使用方法。从理论上分析了采用PIV技术研究水泵吸水室流场的可行性，并得出了利用PIV技术测量分析流场的步骤；(2) 提出了计算三维速度的方法。分析了从已有二维流场得到三维速度的方法，确立了完整求解三维速度的步骤，这样可以得到三维速度以及湍动能。这为利用PIV技术研究水泵吸水室内部的流场建立了基础。 论文的另一部分工作是对封闭式水泵吸水室的研究。主要成果是：(1)在原有水泵吸水室设计图纸的基础上，对其局部进行了适于加工和测量的改进。通过水力计算，设计出适合于模型试验的试验台系统。通过PIV试验，测量了封闭式水泵吸水室内部的流场，以研究该水泵吸水室的性能；(2) 通过分析流速图、流线图、湍动能图和涡量图，发现了流量比越大，湍动越大，漩涡总是出现在流量较小的一侧。同时又从理论上解释了这一现象；(3) 得到了三维速度以及湍动能。从中发现漩涡总是出现在吸入管中心附近，并且在吸入管入口范围内，总是竖直方向的速度占主导地位；(4) 通过测量流场中出现的气核数量，研究了气核的尺寸以及出现概率。研究表明，在流速比较大时，中等尺寸的气核出现概率最大；流速比接近1时，，小尺寸气核出现概率最大。
【图文】：

图 1-1 涡的形态总的说来，水泵吸水室内的流动是伴随着涡旋空化的非定常的三维流动，用目前的数值分析的方法，很难得出其中的流动规律。就是利用空化流模型，也很难预估出空化涡和吸入涡。1.3 图像测速技术PIV 技术是图像测速技术的一种，也是近年来发展比较快的测速技术。下文主要介绍一下测速技术的国际国内研究状况和进展。图像测速是利用胶片或录相带记录反映流速性质的图像，依靠图像处理、分析等多种手段获得流速分布的一种技术。其测速的基本原理是在流体中散播标记物质（粒子、气泡或分子标记物），只要能准确测定标记物质的位移 S 和相应的时间 t，就可以获得流场速度：VSt= (1.1)

第二章 PIV技术及其测速系统的建立中的位置记录在图像存储媒体上。记录时，流体中众像可以按时间顺序通过多次曝光记录在同一图像上，刻的像记录在不同的图像上。不管采用何种方式，我测试或图像处理的方法来求出粒子在一定时间间隔内可求得粒子所在位置处的速度。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TH38

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 田飞;潜水搅拌机射流特性及实验研究[D];江苏大学;2012年

相关硕士学位论文 前2条

1 张会书;气液传质过程中Marangoni效应的PIV实验研究[D];天津大学;2010年

2 李萌;非均匀来流开敞式水泵吸水口前流动的试验研究[D];清华大学;2005年

本文编号：2643417