[发明专利]两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法

说明书

两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法，所述装置包括用于待测试过流部件磨损性能的测试单元、为测试单元提供两相流介质的供液单元、储液单元以及管路单元，供液单元的进水口通过管路单元与储液单元连通，供液单元的出水口管路单元与测试单元的进水口连通，测试单元的出水口通过管路单元与储液单元连通；所述方法为：安装待测过流部件，将调配好的两相流介质灌满测试单元；进行磨损试验，达到预定时间或者测试单元的测压口处测压表测定值产生骤变时，停止试验，记录相关实验数据；换成新的待测过流部件，重复试验。本发明的有益效果是：适用范围广，可用于测量不同材料、表面改性、改型的口环、叶轮叶片及前后盖板的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及一种两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置及测试方法。

背景技术

流体机械是通过对流体做功输送流体的机械装置，如输送液体的泵和输送气体的风机。然而，在实际的工况中，几乎不存在单一相的介质。一方面，水力机械中广泛存在着空化现象，这是由于水力机械的某些部位的压力低于输送的液体介质的饱和蒸气压，这样就使得所输送的液体介质汽化，气泡在破裂的时候会对过流部件造成严重的侵蚀和破坏，引起振动和噪声，这是由于设计原因所导致的，使得流体机械中存在着气液两相流动状态。另一方面，在流体机械的运行过程中，流体介质中经常夹杂着悬浮的泥沙，固体颗粒和其他杂志，理想状态中的清水介质是几乎不存在的。所以，在工程应用中的水力机械，绝大多数运行在两相，甚至三相湍流流动状态之中。同时，由固体颗粒或空化现象对水利机械过流部件的磨损和破坏，会引起性能的大幅下降以及振动和噪声。因此，对流体机械过流部件的多相流研究不仅是理论上的发展，更是提升流体机械性能和寿命、探索更好的设计方法和材料选择的重要方法。

然而，两相、三相流动状态不仅仅意味着过流部件中的流动状态难以计算和模拟，也使得现有的数值模拟方法根本无法满足下列研究的准确模拟：

①针对过流部件(如口环)的小尺寸改型对过流部件流动状态的影响。

②针对过流部件材料表面改性对过流部件抗磨损性能的影响。

③过流部件在实际两相流工况下的平均寿命的计算。

④过流部件在实际两相流工况下破坏状态与性能的关系。

上述研究内容目前只能通过实验方法进行研究，然而目前的流体机械试验台，几乎全部是以清水作为介质，研究叶轮形式对外特性的影响，其设计理念和研究方法与两相流研究大相径庭，需要针对性的设计在两相流流动状态下，满足如下要求的两相流流体机械过流部件磨损性能测试装置：

①测试用介质为根据实际工况配置的非清水介质。

②针对性的测试两相流流动状态对过流部件的磨损，而不是传统意义上的测试扬程、效率等外特性。

③因为要测试不同表面材料改性、不同结构设计的过流部件，因此需要能够便捷的更换测试用的口环、前后盖板、叶轮等过流部件。

此外，为了能避免管路由于两相流中固体颗粒的侵蚀所受到的破坏对测试结果造成影响，因此管路需要合理排布，尽量缩短管路长度，同时，需要进行适当的表面强化。

发明内容

为了解决上述问题，通过试验方法准确测试两相流流动状态时过流部件的磨损特性，本发明提供了一种能够对复杂的两相流流体机械过流部件进行磨损性能测试的装置及测试方法，为两相流甚至多相流流体机械的设计提供依据。