[发明专利]一种用于表征离心泵空化非定常强度的方法

摘要

本发明涉及水力机械的空化领域，具体涉及一种用于表征空化非定常强度的方法。为了解决现有技术中采用能量下降法表征离心泵的空化发展强度，存在滞后和误差的问题，本发明公开了一种用于表征离心泵空化非定常强度的方法。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；步骤二，建立模型进行数值模拟，获取离心泵的特征压力脉动ΔP并求其标准差值S；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，获取无量纲系数Ci。通过本发明的方法获得的无量纲数Ci表征离心泵空化发展强度要比现有技术中采用能量下降法表征离心泵空化发展强度更精准更快速。

主权项

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。