CN103195758B - 一种用于轴流泵叶轮进口横截面piv流场测量的进口装置 - Google Patents

一种用于轴流泵叶轮进口横截面piv流场测量的进口装置 Download PDF

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一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，包括第一弯管、第二弯管和转轮室，转轮室的两端分别和第一弯管和第二弯管密封连接，泵轴穿过第一弯管和转轮室，转轮室内的导叶体和叶轮依次固定在泵轴上，第一弯管与转轮室在连接处的端面中心在转轮室的轴线上，第二弯管与转轮室在连接处的端面中心也在转轮室的轴线上；第二弯管的弯曲段外管壁上设有凸台，凸台上开有通孔，通孔分别与第二弯管和转轮室的内腔贯通，凸台的外端面处安装有有机玻璃片；本发明改进了轴流泵进水结构，使轴流泵叶轮进口垂直轴线方向横截面上的PIV流场拍摄能够顺利完成，能够很高程度的保证来流的真实性，提高了PIV的测量精度。

Description

一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置
技术领域
本发明涉及一种轴流泵的进口装置，主要用于轴流泵叶轮进口垂直泵轴轴截面上流场PIV测试。
背景技术
粒子图像测速技术（PIV）是近年发展起来的一种新型内部流动测试技术。由于PIV测量属于非接触式测量手段，不仅具有不干扰流场的特点，还具有较高的精确度和分辨率，更能够获得整场的流态分布。
轴流泵的特点是大流量、低扬程。在南水北调等大型水利工程和国防装备上被应用广泛。
目前PIV测试技术已经被用于轴流泵的内部流场研究。扬州大学硕士学位论文“轴流泵叶轮出口流场的3D-PIV测量”（2005年）、“轴流泵叶轮与导叶内部流场的3D-PIV测量”（2006年）和上海交通大学硕士学位论文“轴流泵内流场的数值模拟与PIV实验研究”（2008年）均对轴流泵内部流场进行了PIV测试，然而上述学者也只是针对轴流泵内部过轴线的不同平面进行了研究，并没有对垂直于轴线的横截面进行PIV测试。轴流泵叶轮进口流场对轴流泵性能影响较大。由于轴流泵进口的来流方向与轴线一致，使得轴流泵进口垂直于轴线的横截面上的PIV测试造成很大难度。
发明内容
为对轴流泵进口垂直于泵轴轴线横截面上的流场进行PIV测试，本发明提供了一种轴流泵进口装置，该装置不仅工程造价低，而且对流场破坏小。
    本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，包括第一弯管、第二弯管和转轮室，转轮室的两端分别和第一弯管和第二弯管密封连接，泵轴穿过第一弯管和转轮室，转轮室内的导叶体和叶轮依次固定在泵轴上，第一弯管与转轮室在连接处的端面中心在转轮室的轴线上，第二弯管与转轮室在连接处的端面中心也在转轮室的轴线上；第二弯管的弯曲段外管壁上设有凸台，凸台上开有通孔，通孔分别与第二弯管和转轮室的内腔贯通，凸台的外端面处安装有有机玻璃片。
上述方案中，为了保证弯管的密封性，可以在有机玻璃片和凸台外端面间设置一橡胶垫，有机玻璃片和橡胶垫通过螺栓固定连接在凸台的外端面上。
     上述方案中，凸台位于第二弯管从第四法兰盘一侧的弯曲段开始 1/6~1/4的弯曲外管壁上。
上述方案中，转轮室的两端分布有第一法兰盘和第二法兰盘，其中第一法兰盘与第一弯管端部的第三法兰盘螺纹连接，第二法兰盘与第二弯管端部的第四法兰盘螺纹连接。
本发明的有益结果是：改进了轴流泵进水结构，使轴流泵叶轮进口垂直轴线方向横截面上的PIV流场拍摄能够顺利完成，且结构的改变对轴流泵真实来流的破坏程度很小，能够很高程度的保证来流的真实性，提高了PIV的测量精度。
附图说明
下面结合附图和对本发明的技术方案进一步更加详细地说明。
图1是本发明的轴流泵进口装置结构示意图。
图2是本发明的轴流泵进口装置右视图。
图3是本发明的轴流泵进口装置进行流场PIV测量时的结构原理图。
图中1.第一弯管，11.第三法兰盘，12.泵轴，2.第二弯管，21.第四法兰盘，22.凸台，23.通孔，24.外端面，25.有机玻璃片，26.橡胶垫，3.转轮室，31.第一法兰盘，32.第二法兰盘，33. 导叶体，34.叶轮，4.相机。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置包括第一弯管1、第二弯管2和转轮室3，转轮室3的两端分布有第一法兰盘31和第二法兰盘32，其中第一法兰盘31与第一弯管1端部的第三法兰盘11螺纹密封连接，第二法兰盘32与第二弯管2端部的第四法兰盘21螺纹密封连接，泵轴12穿过第一弯管1和转轮室3，转轮室3内的导叶体33和叶轮34依次固定在泵轴12上，第一弯管1与转轮室3在连接处的端面中心在转轮室3的轴线上，第二弯管2与转轮室3在连接处的端面中心也在转轮室3的轴线上；第二弯管2的弯曲段外管壁上设有凸台22，凸台22上开有通孔23，通孔23分别与第二弯管2和转轮室3的内腔贯通，凸台22的外端面24上安装有有机玻璃片25，为了保证弯管2的密封性，可以在有机玻璃片25和凸台外端面24间设置一橡胶垫26，有机玻璃片25和橡胶垫26通过螺栓固定连接在凸台22的外端面24上。此外，当凸台22位于第二弯管2从第四法兰盘21一侧的弯曲段开始 1/6~1/4的弯曲外管壁上时，本发明的进口装置的使用效果更佳。
图3为本发明的进口装置使用状态图，使用时在有机玻璃片25外侧放置一个相机4，厚度约为1mm的片光源从转轮室3入射到流体内部，相机4以垂直片光源的方向对准转轮室3内的待测区域，利用示踪粒子对光的折射作用，记录下两次脉冲激光曝光时粒子的图像，形成两幅PIV底片，底片上记录的是整个待测区域的粒子图像，通过后处理软件根据互相关算法，可以得到每个粒子在该极短时间内的位移，从而计算出该粒子的速度，最终得到整个速度场。

Claims (4)

1.一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，包括第一弯管（1）、第二弯管（2）和转轮室（3），所述转轮室（3）的两端分别和所述第一弯管（1）和所述第二弯管（2）密封连接，泵轴（12）穿过所述第一弯管（1）和所述转轮室（3），所述转轮室（3）内的导叶体（33）和叶轮（34）依次固定在所述泵轴（12）上，其特征在于：所述第一弯管（1）与所述转轮室（3）在连接处的端面中心位于所述转轮室（3）的轴线上，所述第二弯管（2）与所述转轮室（3）在连接处的端面中心位于所述转轮室（3）的轴线上；所述第二弯管（2）的弯曲段外管壁上设有凸台（22），所述凸台（22）上开有通孔（23），所述通孔（23）分别与所述第二弯管（2）和所述转轮室（3）的内腔贯通，所述凸台（22）的外端面（24）上安装有有机玻璃片（25）。
2.根据权利要求1所述的一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，其特征在于：所述有机玻璃片（25）和所述凸台外端面（24）间设置有橡胶垫（26），所述有机玻璃片（25）和所述橡胶垫（26）通过螺栓固定连接在所述凸台的外端面（24）上。
3.根据权利要求1所述的一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，其特征在于：所述凸台（22）位于所述第二弯管（2）端部的第四法兰盘（21）一侧的弯曲段开始 1/6~1/4的弯曲外管壁上。
4.根据权利要求1所述的一种用于轴流泵叶轮进口横截面PIV流场测量的进口装置，其特征在于：所述转轮室（3）的两端分布有第一法兰盘（31）和第二法兰盘（32），所述第一法兰盘（31）与所述第一弯管（1）端部的第三法兰盘（11）螺纹连接，所述第二法兰盘（32）与所述第二弯管（2）端部的第四法兰盘（21）螺纹连接。
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