实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量.pdf

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1、实验用离心泵叶轮内流场的PIV测量汤雷。，倪福生，李钊，顾磊(1．河海大学机电工程学院，江苏常州213022；2．河海大学疏浚技术教育部工程研究中心，江苏常州213022)InvestigationoftheFlowintheCentrifugalPumpImpellerbyPIVTANGLei，NIFu—sheng，LIZhao”，GULei’(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China；2．EngineeringResearchCenterofDredgi

2、ngTechnologyofMinistryofEducation，HohaiUniversity，Changzhou213022，China)摘要：离心泵叶轮内流场的流动规律直接影响像测速技术(PIV)被广泛应用于离心泵内部流动的泵的扬程、效率等外特性指标，利用PIV测试技术研究l_2]。PIV是一种非接触、瞬时、动态和全流场的可以在不干扰流场的情况下，进行高精度的测量。直接速度场测量技术[3]，可显示离心泵内部流场的在实验中，使用PIV测量技术测量了离心泵内部流整体结构和瞬态图像，测量精度及分辨率都很高。场，得到了离心泵内的速度分布，初步掌握了离心泵利用PIV测量离心泵内部流场

3、时，模型泵的合理设在不同工作条件下内部的流动特性。计是测量成功的关键。在现有离心泵结构的基础关键词：离心泵；PIV系统；内流场；相对速度上，设计研制了一款全透明模型泵，满足PIV全域中图分类号：TH311测量的要求。通过对模型泵内清水流场的测量，获文献标识码：A得了离心泵叶轮内的速度场，对该泵的可拍摄性和文章编号：1001—2257(2014)01—0071—03水利性能进行探讨。Abstract：Theflowinthecentrifugalpumpim-1实验装置pellerdirectlyaffectsthepump’Scharacteristicpa～rameters，su

4、chasthepump’Sheadandefficiency．1．1PIV系统Flowfieldcanbemeasuredaccuratelyandundis—实验采用的是北京立方天地公司生产的二维turbedbyusingPIV(particleimagevelocimetry)．PIV系统。主要包括照明激光器、高速数码相机、同Intheexperiments，thePIVwasusedtomeasure步控制器、图像采集卡以及编码器等。各部分之间theflowfieldinthecentrifugalpump，thevelocity既可以单独工作，也可以由同步控制器控制协调工d

5、istributionwasobtained，andtheinnerflowinthe作。其中，旋转编码器固定在电动机的轴端，泵每转centrifugalpumpwaspreliminarilymasteredunder1周编码器发出1个脉冲信号触发同步器，同步器differentworkingconditions．控制激光器的出光和摄像机的拍摄时刻。激光器和Keywords：centrifugalpump；PIV；internal摄像机的工作方式、脉冲的延迟时间与双脉冲的时flowfield；relativevelocity间间隔等都可以通过软件进行设置。1．2模型泵结构与参数一

6、般离心泵的结构是进水口与驱动轴分布在泵0引言的两侧，而为了便于实验时片光源系统与CCD相机的摆放以及叶轮全流道的拍摄需要，将模型泵设计泥泵是流体输送过程中的重要设备之一，应用成中间侧向进水，泵轴穿过进水管，进水口与泵轴布十分广泛。由于泥泵内部固液两相流动的复杂性，置在同一侧，其结构如图1所示。泥泵的设计一直以清水工况为主[1]。目前，测量流在PIV测量用模型泵中，流量为50m。／h，扬程速有许多方法和手段，随着光学技术的发展，粒子图为13m，叶轮数为3个，泵叶轮和蜗壳均采用有机收稿日期：2013—07—22玻璃制造，其余为不锈钢材质。为了便于拍摄，有机《机械与电子}2014(1)·

7、71·用离心泵叶轮内流场的PIV3实验结果与讨论3．1PIV测量的绝对速度矢量图通过CCD成像加tecplot软件后处理，可一次性获得离心泵全叶槽内的瞬时流场，即得出全流域的绝对速度矢量图(1000r／min时)，如图3所示。进口3003OO图1实验用离心泵结构250250玻璃需结构均匀，无气泡和杂质，且模型泵各表面均g200§200150150采取抛光处理。10O10O50502测试断面的布置及工况选择00l100200300400X}toni为了减小有机玻璃反光所