CN203906319U - 一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，包括离心泵、高压空气补给装置、Photron FASTCAM PCI高速摄影仪、光源发射器和试验台计算机，离心泵的壳体为透明壳体，高压空气补给装置通过高压空气管与离心泵待测区域的壳体连接，Photron FASTCAM PCI高速摄影仪正对离心泵待测区域，光源发射器布置在离心泵的四周，用来为所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪提供光源，Photron FASTCAM PCI高速摄影仪与所述试验台计算机连接。本实用新型装置结构简单，弥补了常用流场可视化实验不可在开式实验台上进行的不足，相较于PIV（粒子图像测速），其成本大大降低。

Description

一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置

技术领域

本发明提供一种离心泵内部非定常流动可视化测量装置，属于离心泵内部瞬态非稳定流动相关的技术领域。

背景技术

离心泵是重要的能量转换装置和流体输送设备，其不仅应用在石油、化工、水利等工农业领域，而且是航空、舰船、潜艇等高技术领域的关键设备。离心泵在运行过程中，其内部运输介质会不可避免地产生各种非稳定流动，并衍生振动，噪声问题，即影响离心泵运行的稳定性和安全性，又影响机器寿命。离心泵是多个领域重大工程的关键设备，因此尽可能地改善其非稳定流动可以提高泵机组运行的可靠性，并可以降低重大事故的发生率，从而保证人身安全，避免国民财产遭受损失，具有重要的社会意义和经济意义。因此，为了研究离心泵内部非稳定流动，有效控制非稳定流动，从而改善离心泵和配套系统的整体性能是非常必要的；同时，对离心泵内部非稳定流动可视化测量技术是该领域实验研究不可或缺的重要研究手段。

经检索，目前对离心泵内部非稳定流动可视化测量相关的申报专利有两种：一种深井离心泵PIV内部流场测量装置（201310211294.8），该发明通过左右两端安置的水润滑轴承支撑起整个泵轴，泵的进口段和出口段分别放置一个具有中心孔的镜面来对叶轮和导流壳的内部流场图像进行折射，从而为PIV拍摄必须的CCD相机和激光器提供足够的安放空间；另一种用于三维PIV测量的离心泵（201010520430.8），该发明是方形结构的蜗壳，采用有机玻璃整体铸造而成，其目的是便于把自制的靶盘放到离心泵内进行三维标定，以提高其标定精度，在泵外能够调节靶盘的位置，便于叶轮内不同断面的标定。目前这些专利中，皆为用PIV来实现泵内非稳定流动可视化测量，其成本较高（如示踪粒子价格昂贵，所需实验仪器造价太高等），且对实验台要求较高（只能在闭式实验台上进行）。

因此设计一种经济实用，既可在闭式又可在开式试验台上实现离心泵内部非定常流动现象的可视化测量的实验装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提出一种价格低廉、适用域广，同时又能有效地对离心泵进行可视化测量的可视化实验装置。

本发明采取的技术方案为：一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，包括离心泵、高压空气补给装置、Photron FASTCAM PCI高速摄影仪、光源发射器和试验台计算机，所述离心泵的壳体为透明壳体，所述高压空气补给装置通过高压空气管与离心泵待测区域的壳体连接，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪正对离心泵待测区域，所述光源发射器布置在所述离心泵的四周，用来为所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪提供光源，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪与所述试验台计算机连接。

上述方案中，所述高压空气补给装置由高压空气罐、高压空气输入管减压阀、高压空气输出管和软管塑料宝塔接头构成，所述高压空气罐、所述高压空气输入管、所述减压阀、所述高压空气输出管和所述软管塑料宝塔接头依次连接，所述软管塑料宝塔接头输出端与所述高压空气管连接。

上述方案中，所述高压空气管为金属高压空气管，所述高压空气管输出端连接有螺纹连接头，所述螺纹连接头连接在离心泵需要进行示踪的部位的壳体上。

上述方案中，所述高压空气管的直径为0.5mm，所述螺纹连接头的直径为3mm。

上述方案中，所述光源发射器为1000W卤钨灯。

上述方案中，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪和所述1000W卤钨灯均安装有可调三脚架。

本发明的优点在于：（1）设计一套高压气体供给装置，将高压气泡作为离心泵内部非稳定流动的示踪粒子，装置结构简单，便于实现，弥补了常用流场可视化实验不可在开式实验台上进行的不足。（2）由于把空气作为示踪粒子，可视性较好，可以采用高速摄影仪和一般光源即可实现非稳定流场的拍摄，相较于PIV（粒子图像测速），其成本大大降低。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为高压气管结构示意图。

图3为本发明使用状态图。

图中：1 离心泵，2 高压空气管，3 软管塑料宝塔接头，4 高压空气输出管，5 减压阀，6 高压空气输入管，7 高压空气罐，8 螺纹连接头，9 Photron FASTCAM PCI高速摄影仪，10 光源发射器，11 试验台计算机。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，包括离心泵1、高压空气补给装置、Photron FASTCAM PCI高速摄影仪9和若干光源发射器10，优选的，所示光源发射器10可以采用1000W的卤钨灯，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪9和所述1000W卤钨灯均安装有可调三脚架。所述离心泵1的壳体为透明壳体，所述高压空气补给装置通过高压空气管2与离心泵1待测区域的壳体连接，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪9正对离心泵1待测区域，所述光源发射器10布置在所述离心泵1的四周，用来为所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪9提供光源。

优选的，所述高压空气补给装置可以选用高压空气罐7、高压空气输入管6减压阀5、高压空气输出管4和软管塑料宝塔接头3构成，所述高压空气罐7、所述高压空气输入管6、所述减压阀5、所述高压空气输出管4和所述软管塑料宝塔接头3依次连接在一起，所述软管塑料宝塔接头3输出端与所述高压空气管2连接。优选的，所述高压空气管2为金属高压空气管，所述高压空气管2输出端设有螺纹连接头8，所述螺纹连接头8连接在离心泵需要进行示踪的部位的壳体上。优选的，所述高压空气管2直径为0.5mm，所述螺纹连接头的直径为3mm。

使用时，高压气体通过高压空气输入管4从高压空气罐7注入减压阀5，通过减压阀5调节输出的高压气体的压力值，以控制输入示踪气体的数量和压力。减压阀5上还配有压力计，以便于读取所输出高压气体的压力值。从减压阀5流出的高压气体注入与其相联接的高压空气输出管4，并通过软管塑料宝塔接头3与植入离心泵内部的高压空气管2相联接。高速摄影时，移动、调节固定高速摄影仪的三脚架来对准和聚焦所要拍摄的区域，并通过试验台计算机中的Photron_FASTCAM_Viewer软件控制Photron FASTCAM PCI高速摄影仪拍摄时的帧数、时间、分辨率等，通过移动调节卤钨灯所带的三脚架来达到对拍摄区域进行合理补光的目的。根据实际需要，通过调节减压阀5从而达到调节泵内的示踪气体的压力以适应不同工况下泵内不同压力的流体。

Claims (6)

1.一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，包括离心泵（1）、高压空气补给装置、Photron FASTCAM PCI高速摄影仪（9）、光源发射器（10）和试验台计算机（11），所述离心泵（1）的壳体为透明壳体，所述高压空气补给装置通过高压空气管（2）与离心泵（1）待测区域的壳体相接，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪（9）正对离心泵(1)待测区域，所述光源发射器(10)布置在所述离心泵(1)的壳体四周，用来为所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪（9）提供光源，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪（9）与所述试验台计算机（11）连接。

2.根据权利要求1所述的一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，所述高压空气补给装置由高压空气罐（7）、高压空气输入管（6）减压阀（5）、高压空气输出管（4）和软管塑料宝塔接头（3）构成，所述高压空气罐（7）、所述高压空气输入管（6）、所述减压阀（5）、所述高压空气输出管（4）和所述软管塑料宝塔接头（3）依次连接，所述软管塑料宝塔接头（3）输出端与所述高压空气管（2）连接。

3.根据权利要求2所述的一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，所述高压空气管（2）输出端连接有螺纹连接头（8），所述螺纹连接头（8）连接在离心泵需要进行示踪的部位的壳体上。

4.根据权利要求3所述的一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，所述高压空气管（2）的直径为0.5mm，所述螺纹连接头（8）的直径为3mm。

5.根据权利要求4所述的一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，所述光源发射器为1000W卤钨灯。

6.根据权利要求5所述的一种离心泵内部非稳定流动可视化实验装置，其特征在于，所述Photron FASTCAM PCI高速摄影仪（9）和所述1000W卤钨灯均安装有可调三脚架。