[发明专利]旋转机械内部流场测量的实验装置

说明书

本发明公开了一种旋转机械内部流场测量的实验装置，包括：储水箱，包括进水箱和与进水箱相连通的出水箱，且出水箱设于进水箱的下方；旋转机构，包括设于出水箱内的叶轮和与叶轮相连的叶轮驱动机构；叶轮进水机构，包括进水管和与进水管相连通的导流罩，进水管设于进水箱内，导流罩与叶轮的入水口相连；流量调节机构，设于储水箱内，且流量调节机构适于与叶轮进水机构相配合，以调节叶轮的进水流量。该实验装置，能够实现不同流量以及不同转速下叶轮内部流场的实验观测，且可以实现叶轮出口的均匀出流，从而有效降低由于叶轮出口结构的不对称对叶轮内部的流动特征造成影响，便于更深入和更准确的分析叶轮内部复杂流动现象的产生机理。

技术领域

本发明涉及旋转机械内部流场测量的技术领域，特别是涉及一种旋转机械内部流场测量的实验装置。

背景技术

旋转机械内部的流场结构特征是研究旋转机械性能以及其内部复杂流道现象的基础。目前，研究学者主要基于PIV技术并以离心泵为旋转机械的主要研究对象，由于离心泵整体结构特征相对复杂，如蜗壳结构的不对称性以及隔舌对叶轮内部流动结构的影响十分明显，造成叶轮内部的流场特征更加复杂，借助于速度场来分析叶轮内部复杂流动现象的产生机理时十分困难。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种旋转机械内部流场测量的实验装置，该旋转机械内部流场测量的实验装置，能够实现不同流量以及不同转速下叶轮内部流场的实验观测，且可以实现叶轮出口的均匀出流，从而有效降低由于叶轮出口结构的不对称对叶轮内部的流动特征造成影响，简化了流动特征，从而便于更深入和更准确的分析叶轮内部复杂流动现象的产生机理，同时，结构简单，有助于降低实验成本。

本发明提供一种旋转机械内部流场测量的实验装置，包括：储水箱，包括进水箱和与所述进水箱相连通的出水箱，且所述出水箱设于所述进水箱的下方；旋转机构，包括设于所述出水箱内的叶轮和与所述叶轮相连的叶轮驱动机构；叶轮进水机构，包括进水管和与所述进水管相连通的导流罩，所述进水管设于所述进水箱内，所述导流罩与所述叶轮的入水口相连；流量调节机构，设于所述储水箱内，且所述流量调节机构适于与所述叶轮进水机构相配合，以调节所述叶轮的进水流量。

本发明的技术方案提供的旋转机械内部流场测量的实验装置，包括：储水箱、旋转机构、叶轮进水机构和流量调节机构。其中，旋转机构包括设于出水箱内的叶轮和与叶轮相连的叶轮驱动机构，储水箱包括进水箱和出水箱，由于进水箱和出水箱相连通，且出水箱位于进水箱的下方，这样，水能够在重力作用下从进水箱通过叶轮进水机构进入叶轮，且水流经过高速旋转的叶轮后能够经由出水箱后回到进水箱，从而构成水循环系统，当该循环系统稳定运行后，可以通过流量调节机构调节进入叶轮的流量以及调节叶轮的转速，并采用PIV(Particle Image Velocimetry,粒子图像测速法)技术对不同流量工况下叶轮内部的流场特征进行无折射测量分析。

具体而言，本发明提供的旋转机械内部流场测量的实验装置，取消了现有技术中采用离心泵测试系统时叶轮外部的蜗壳等结构，并采用上下连通的进水箱和出水箱结构作为叶轮的外部结构，进水箱和出水箱的结构可设计成如圆柱形或球形等规则形状，不仅简化了产品的结构，降低了实验成本，且能够避免因叶轮出口外的结构不规则而对叶轮内部流场造成干扰，有效降低对叶轮内部的流动特征的影响，从而便于对叶轮内部流场的测量分析。同时，该实验装置还可以适用不同尺寸大小的叶轮，配合流量调节机构和叶轮驱动机构来调节叶轮的进水流量和叶轮的转速，以实现不同转速和不同流量工况下的叶轮内部的无折射光学观测，再通过对高速旋转叶轮内部流场进行PIV(Particle ImageVelocimetry,粒子图像测速法)测量，即在实验介质中加入示踪粒子，通过激光发射器照射叶轮内部流场，再采用图像采集设备获取示踪粒子的运行轨迹，从而获得不同实验工况下叶轮内部流场的流动特性，从而可以深入分析叶轮内部复杂流动现象的流动机理，为旋转机械的优化设计提供理论依据。