轴流泵叶轮环形进口断面流速LDV测试研究

论文摘要

轴流泵叶轮进口流速分布的均匀程度反映进水流道设计的好坏,影响水泵的性能,掌握该断面流速分布规律为叶轮和进水流道优化设计提供依据,验证泵及泵装置数值模拟结果。本文采用LDV对长直管进水条件轴流泵叶轮进口流场进行三维测试,得到了不同工况下叶轮进口流速分布规律,主要完成了以下工作：1、对试验轴流泵装置进行了外特性测试,得出了装置性能曲线,确定了小流量、设计流量、大流量等五种测试工况。2、利用校准盘对LDV进行调试和校准,保证LDV在空气中测试结果的准确性,对直管流速分布进行二维LDV测试,通过流量积分值与电磁流量计实测值比较,最大误差为-1.2%,精度比较高,验证了LDV通过视窗对圆管内流速分布测试的可行性与结果的准确性。3、对轴流泵叶轮进口距叶轮中心轴向距离分别为0.12、0.22、0.32倍叶轮直径处的径向测线进行了三维LDV测试。4、分析叶轮进口轴向速度分布结果,对边壁采用幂函数处理的速度分布进行流量积分计算,分析比较不同测点布置方案,改进了基于速度面积法泵站流量测试时测点布置及流量积分方法。由三维测试结果可以得出以下结论：1、0.5Qopt～0.7Qopt工况,轴向速度有回流、切向速度外壁侧不为0,方向与叶轮旋转方向一致,径向速度外壁侧速度方向与轮毂侧相反,水流流态较差；0.8Qopt～1.2Qopt工况时,轴向速度分布趋于均匀,切向速度除轮毂处基本为0,无旋转,径向速度轮毂侧与外壁侧方向一致,水流流态较好。2、基于速度面积法轴流泵叶轮环形进口断面流量测试时：测线位置宜选在距叶轮中心0.2D-0.3D范围内；测点位置,小于0.7Qopt工况时,流量积分计算误差较大,外壁面测点宜布置在0.95（R-R0）处；大于等于0.7Qopt工况时,靠近外壁面测点布置在0.9（R-R0）为宜；轮毂处测点在0.1（R-R0）～0.2（R-R0）为宜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 轴流泵内流场研究现状
• 1.2.2 现代流动测试技术
• 1.3 课题主要研究内容与方法
• 第二章 LDV测流原理及测试系统
• 2.1 基本原理
• 2.2 测试系统
• 2.3 测试软件参数设置
• 2.3.1 光学参数设置
• 2.3.2 控制参数选择
• 2.4 示踪粒子选择
• 2.5 测试系统调试与校准
• 2.6 本章小结
• 第三章 模型装置试验与二维LDV测试
• 3.1 试验装置性能测试
• 3.2 直管中流速分布二维LDV测试
• 3.2.1 测试系统与测试方法
• 3.2.2 直管二维测试结果流量积分验证
• 3.3 本章小结
• 第四章 叶轮进口断面流速三维LDV测试
• 4.1 测点布置与测试步骤
• 4.2 数据处理
• 4.3 测试结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 流量积分计算方法
• 5.1 基于速度面积法的流量测量方法
• 5.1.1 等环面法
• 5.1.2 切比雪夫积分法
• 5.1.3 对数线性法
• 5.2 LDV实测流速分布积分
• 5.3 不同测点布置方案流量积分比较分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢