[发明专利]一种用于表征离心泵空化非定常强度的方法

权利要求书

1.一种用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，确定离心泵旋转周期内的特征参数，包括特征尺度L，特征密度ρ，特征速度U，特征时间t以及流体介质的饱和蒸气压P_v；

步骤二，建立模型进行数值模拟，在确定的空化条件下获取离心泵一个旋转周期内的特征压力脉动ΔP并求其标准差值S，其中特征压力脉动ΔP等于特征压力与流体介质的饱和蒸气压之间的差值：

首先，建立模型，对离心泵一个旋转周期内的非定常计算时间步数进行N等分，并且每一等分的时间步长为Δt；

接着，进行数值模拟，提取t_n时刻的特征压力P_n和空泡体积分数α_vn，获得t_n时刻的特征压力脉动ΔP_n；其中t_n＝t₀+n·Δt，ΔP_n＝P_n-P_v，t₀为非定常空化流动的起始时刻，n为整数且1≤n≤N；

然后，建立低压作用特征时间公式，计算t_n时刻的低压作用特征时间t_ln，并对t_n时刻的低压作用特征时间t_1n进行无量纲化,获得相应的无量纲化系数k_n；其中低压作用特征时间公式无量纲系数k_n＝t_ln/t；

最后，以低压作用特征时间t_ln的无量纲化系数k_n作为权重，对离心泵一个旋转周期内的特征压力脉动ΔP_n进行加权处理后获得其标准差值S；其中标准差值

步骤三，建立离心泵空化非定常强度的无量纲公式，对该空化条件下离心泵的空化非定常强度进行计算并无量纲化处理，获得无量纲系数Ci；其中

在所述步骤一中，所述特征尺度L选取离心泵叶轮的半径尺寸，所述特征密度ρ选取离心泵内流体介质的密度，所述特征速度U选取离心泵叶轮出口处的圆周速度，所述特征时间t选取离心泵叶轮旋转一周的时间。

2.根据权利要求1所述的用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，所述步骤二中，采用SST k-ω湍流模型和Kubota空化模型进行离心泵内全三维非定常空泡流动的数值模拟。

3.根据权利要求1所述的用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，在所述步骤二中，选取离心泵的第二个旋转周期作为评估离心泵空化非定常强度的旋转周期。

4.根据权利要求1所述的用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，在所述步骤二中，以离心泵叶轮每旋转3°作为一个时间步长，将离心泵一个旋转周期内的非定常计算时间步数进行120等分。

5.根据权利要求1所述的用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，在所述步骤二中，t_n时刻的特征压力P_n和空泡体积分数α_vn分别为：和其中M为离心泵叶轮内控制单元总数，P_m为对应控制单元内的绝对压力值，α_vm为对应控制单元内的汽相体积分数，V_m为对应控制单元的体积，V为离心泵叶轮内过流介质的体积。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于表征离心泵空化非定常强度的方法，其特征在于，调整所述步骤二中的空化条件，获得不同空化条件下的Ci值，并拟合出不同空化条件下空化数σ与无量纲系数Ci之间的关系曲线图。