一種混流泵葉輪出口流場的piv測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于流體機械(栗)內(nèi)部流動技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種混流栗葉輪出口流場的PIV測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]PIV(Particle Image Velocity)即粒子圖像測速技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的一種新型內(nèi)部流動測試技術(shù)，它突破了空間單點測量技術(shù)上的局限，可以在瞬間記錄下某個截面內(nèi)的流動信息，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于水力機械的內(nèi)部流動測量中，該方法具有高精度、高分辨率、對流場無干擾的優(yōu)點。
[0003]混流栗是介于離心栗和軸流栗之間的一種栗，它的揚程比軸流栗高，但流量比軸流栗小，比離心栗大。其廣泛應(yīng)用于農(nóng)田排灌、防澇排洪、工業(yè)市政、污水處理、造紙等各個領(lǐng)域。PIV拍攝技術(shù)已經(jīng)運用在混流栗內(nèi)部流場的研究當(dāng)中，一般可以將葉輪段管路或?qū)~段管路加工成透明有機玻璃，通過PIV技術(shù)獲得混流栗內(nèi)部軸面流場的流動狀態(tài)。但是，現(xiàn)有針對混流栗內(nèi)流場研究的PIV測量方法還存在缺陷，其不能獲取混流栗葉輪出口處垂直軸環(huán)面流場的速度分布，需要一種新的測量裝置及方法來滿足這一要求。
[0004]專利CN201310117499通過改變進口管路并在正對葉輪進口處設(shè)置有機玻璃凸臺來拍攝葉輪進口截面處的流場流動狀態(tài)。然而，該方法不僅改變了實驗管路的結(jié)構(gòu)，使得軸流栗進口流場的測量嚴(yán)重失真，而且由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，并不能實現(xiàn)葉輪內(nèi)部和葉輪出口垂直軸環(huán)面流場的測量。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本實用新型提供了一種混流栗葉輪出口流場的PIV測量裝置，實現(xiàn)對混流栗葉輪出口軸截面和垂直軸環(huán)面流場的PIV測量，進而全面反應(yīng)葉輪出口處流場的流動規(guī)律。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0007]一種混流栗葉輪出口流場的PIV測量裝置，包括葉輪、導(dǎo)葉、栗軸、前置進口管段、中間連接管段、后置出口管段以及PIV測量系統(tǒng)；所述葉輪和導(dǎo)葉通過栗軸連接在一起，葉輪通過平鍵固定在栗軸上；所述葉輪端壁安裝有前置進口管段；所述導(dǎo)葉端壁安裝有后置出口管段；所述前置進口管段和后置出口管段之間安裝有中間連接管段，三者連接構(gòu)成混流栗外栗體，外栗體內(nèi)壁平滑過渡并成為光滑整體；所述中間連接管段整體由透明有機玻璃制成；所述后置出口管段管壁上開設(shè)有至少三個測量孔，所述測量孔處于導(dǎo)葉之間且正對導(dǎo)葉流道用于觀察、測量葉輪出口垂直軸環(huán)面的流場；所述PIV測量系統(tǒng)包括(XD相機、激光片光源和計算機，所述CCD相機、激光片光源分別與計算機相連；所述激光片光源用于發(fā)射激光面曝光葉輪出口流場中的示蹤粒子；所述CCD相機用于拍攝葉輪出口流場的流動狀態(tài)。
[0008]進一步的，所述前置進口管段和后置出口管段分別與中間連接管段相連接的一端均設(shè)有法蘭盤，兩個所述法蘭盤通過第一螺栓將前置進口管段、中間連接管段和后置出口管段依次連接。
[0009]進一步的，所述法蘭盤內(nèi)側(cè)加工有環(huán)形凹槽，所述中間連接管段兩端加工有與環(huán)形凹槽配合的凸臺；所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有0形圈。
[0010]進一步的，所述中間連接管段沿垂直軸線方向的內(nèi)側(cè)截面為圓形，沿垂直軸線方向的外側(cè)截面為正方形。
[0011]進一步的，所述測量孔內(nèi)設(shè)有透明有機玻璃件，所述透明有機玻璃件內(nèi)壁與后置出口管段內(nèi)壁形成光滑流道端壁；所述透明有機玻璃件通過第二螺栓固定于后置出口管段上。
[0012]進一步的，所述測量孔可以為圓孔或方孔或不規(guī)則孔。
[0013]進一步的，所述測量孔為圓孔；所述圓孔有三個，即第一圓孔、第二圓孔和第三圓孔；所述第一圓孔、第二圓孔和第三圓孔處于導(dǎo)葉之間且正對導(dǎo)葉流道用于觀察、測量葉輪出口垂直軸環(huán)面的流場，圓孔軸線方向和栗軸方向平行；所述第一圓孔和第二圓孔正對相鄰導(dǎo)葉流道，所述第三圓孔和第一圓孔或第二圓孔之間相隔至少一個導(dǎo)葉流道。
[0014]一種混流栗葉輪出口流場的PIV測量方法，包括如下步驟:
[0015]S1:將激光片光源置于中間連接管段正上方，(XD相機垂直于激光片光源且正對中間連接管段中的葉輪出口軸截面流場區(qū)域；
[0016]S2:當(dāng)激光片光源發(fā)射平行于栗軸的激光面曝光葉輪出口軸截面流場中的示蹤粒子時，CCD相機以垂直激光片光源的方向?qū)?zhǔn)中間連接管段內(nèi)的待測區(qū)域拍攝，獲得不同時刻葉輪出口軸截面流場的圖像信息；
[0017]S3:將CCD相機放置于正對所述測量孔位置處，CCD相機鏡頭的軸線和測量孔的軸線重合；激光片光源置于中間連接管段的正上方，發(fā)射垂直于栗軸的激光面曝光葉輪出口垂直軸環(huán)面流場中的示蹤粒子，將CCD相機對準(zhǔn)中間連接管段內(nèi)的待測區(qū)域拍攝，獲得不同時刻葉輪出口垂直軸環(huán)面流場的圖像信息；
[0018]S4:將步驟S2中所述葉輪出口軸截面流場的圖像信息和S3中所述葉輪出口垂直軸環(huán)面流場的圖像信息通過后處理最終得到葉輪出口整個流場的速度云圖。
[0019]進一步的，步驟S3中所述測量孔有3個，即為第一圓孔、第二圓孔和第三圓孔；該步驟中還包括將CCD相機分別放置于正對第一圓孔、第二圓孔和第三圓孔處獲得不同時刻葉輪出口垂直軸環(huán)面流場的圖像信息的步驟。
[0020]進一步的，步驟S4中所述后處理步驟為:將步驟S2中所述葉輪出口軸截面流場的圖像信息和S3中所述葉輪出口垂直軸環(huán)面流場的圖像信息通過Insight 3G和Tecplot軟件根據(jù)互相關(guān)算法可以得到每個粒子在葉輪出口處的速度大小以及方向，得到整個流場的速度云圖。
[0021]本實用新型的有益效果:
[0022]本實用新型所述的混流栗葉輪出口流場的PIV測量裝置及方法，通過在前置進口管段和后置出口管段之間設(shè)置由透明有機玻璃制成的中間連接管段，通過在后置出口管段管壁上開設(shè)測量孔，在不改變混流栗流道結(jié)構(gòu)和不影響真實流動狀態(tài)情況下，實現(xiàn)了混流栗葉輪出口軸截面流場、垂直軸環(huán)面流場的PIV測量；通過開設(shè)多個測量孔，分別獲取葉輪出口垂直軸環(huán)面流場圖像信息，比較分析相鄰流道、間隔流道出口處流場分布的差異，以便更加準(zhǔn)確、更加全面的掌握葉輪出口處流場的流動規(guī)律。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型所述混流栗葉輪出口流場PIV測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本實用新型所述后置出口管段左視圖。
[0025]圖3為本實用新型所述中間連接管段左視圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明如下:
[0027]圖中:1-后置出口管段，2-第一螺栓，3-中間連接管段，4-前置進口管段，5-導(dǎo)葉，6-葉輪，7-栗軸，8-平鍵，9-法蘭盤，10-0形圈，11-CCD相機，12-透明有機玻璃件，13-第二螺栓，14-激光片光源，15-計算機，16-第一圓孔，17-第二圓孔，18-第三圓孔。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。
[0029]如圖1所示，一種混流栗葉輪出口流場的PIV測量裝置，包括葉輪6、導(dǎo)葉5、栗軸
7、前置進口管段4、中間連接管段3、后置出口管段1以及PIV測量系統(tǒng)；所述葉輪6和導(dǎo)葉5通過栗軸7串聯(lián)在一起，葉輪6通過平鍵8固定在栗軸7上并隨栗軸7旋轉(zhuǎn)。
[0030]所述葉輪6端壁安裝有前置進口管段4 ;所述導(dǎo)葉5端