[发明专利]一种通过外特性指标确定转轮叶片空化气泡分离点的方法

权利要求书

1.一种通过外特性指标确定转轮叶片空化气泡分离点的方法，其特征包括如下步骤：

1)启动水力机械模型试验系统；

2)水力机械模型处于非空化状态运行；

3)保持水力机械模型稳定运行；

4)对水力机械模型空化系数进行采集；

5)对水力机械模型尾水锥管处能量波动信号进行采集；

6)计算水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率：

按下式计算水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率：

式中：

τ：水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率；

ΔE：水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化值；

E：水力机械模型单位水能；

7)降低水力机械模型空化系数σ；

8)重复执行项3)至项7)，直至水力机械模型发生严重空化现象为止；

9)构建基于水力机械模型空化系数σ变化的水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率变化序列：

假定共依次改变空化系数m次，空化系数及其对应的水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率按空化系数由大到小的顺序分别记为{(σ₁，τ₁)，(σ₂，τ₂)，……，(σ_m，τ_m)}；

10)顺序计算水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列的标准差：

按照空化系数由大到小的顺序对水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列{τ₁，τ₂，……，τ_m}逐次按下式计算水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列的标准差：

式中：

为水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列{τ₁，τ₂，……，τ_n}的标准差；

n：为空化系数的改变次数，n∈{2，3，…，m}；

τ_i：为第i次改变空化系数时对应的水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率；

为n次改变空化系数的水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率的算术平均值；

由此按照空化系数由大到小的顺序获得的水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列及其所对应的标准差序列如下：

11)顺序计算水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列的随机不确定度：

水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列的随机不确定度按下式计算：

式中：

e_n：水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列的随机不确定度；

t：基于水力机械模型尾水锥管处能量波动信号能量变化率序列自由度的学生分布系数值，

12)计算水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数甲

按下式计算水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数甲：

式中：

γ_n：为水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数甲；

13)计算水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数乙

按下式计算水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数乙：

式中：

ε_n：为第n次改变空化系数时对应的水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数乙；

14)确定模型水轮机转轮叶片空化气泡分离点：

当在空化系数的改变序列区间{σ_n，σ_n+1，…，σ_m}中，水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数甲和水力机械模型转轮叶片空化气泡分离判定系数乙同时满足下列条件时，则可判定在第n次改变空化系数时发生了模型水轮机转轮叶片的空化气泡分离现象：

γ_n＞1.5∪ε_n＞1

否则，则未发生模型水轮机转轮叶片的空化气泡分离现象。