[發(fā)明專利]侵蝕預(yù)測(cè)方法以及侵蝕預(yù)測(cè)系統(tǒng)、用于該預(yù)測(cè)的侵蝕特性數(shù)據(jù)庫及其構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380028618.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN104334890A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 能見基彥;八鍬浩;早房敬祐;中本浩章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社荏原制作所
• 主分類號(hào): F04D29/66
• 分類號(hào): F04D29/66
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;舒艷君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是侵蝕預(yù)測(cè)方法以及侵蝕預(yù)測(cè)系統(tǒng)、用于該預(yù)測(cè)的侵蝕特性數(shù)據(jù)庫及其構(gòu)建方法，特別是涉及用于在短時(shí)間內(nèi)對(duì)流體中的流體機(jī)械、管道、其他構(gòu)造物中產(chǎn)生的氣蝕進(jìn)行預(yù)測(cè)的侵蝕預(yù)測(cè)方法以及侵蝕預(yù)測(cè)系統(tǒng)、用于該預(yù)測(cè)的侵蝕特性數(shù)據(jù)庫及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

流體中的流體機(jī)械、管道、其他構(gòu)造物的表面，因氣蝕、腐蝕、固體粒子的碰撞等各種現(xiàn)象而損傷。由此，無法維持希望的流體性能，或者作為構(gòu)造物的強(qiáng)度降低。針對(duì)這種現(xiàn)象，確立通過預(yù)測(cè)來對(duì)損傷的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)是很大的課題。其中，在本申請(qǐng)中，特別著眼于氣蝕的預(yù)測(cè)。

氣蝕是指在流體機(jī)械等的流路的低壓部產(chǎn)生空穴，并且當(dāng)其在下游消失時(shí)產(chǎn)生沖擊壓，從而浸蝕流體機(jī)械等的表面的現(xiàn)象。由于氣蝕的發(fā)展如上述那樣，引起流體機(jī)械等構(gòu)造物的強(qiáng)度降低、流體機(jī)械的效率降低，因此對(duì)氣蝕進(jìn)行預(yù)測(cè)是極其重要的。關(guān)于氣蝕，提出了一部分基于CFD(計(jì)算流體力學(xué)Computational?Fluid?Dynamics)法的、無變形的階段中的表面侵蝕危險(xiǎn)度的預(yù)測(cè)、材料表面的比較微小規(guī)模的損傷的理論模型的構(gòu)建。在圖10中示出實(shí)際發(fā)生了侵蝕的泵殼的照片，圖10(A)表示泵殼的整體，圖10(B)是圖10(A)中用箭頭表示的侵蝕顯著發(fā)展的部位。

作為公開空穴的侵蝕量的預(yù)測(cè)方法的相關(guān)技術(shù)，提出了使用軟質(zhì)金屬的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)1)。

該預(yù)測(cè)方法如下：

1)預(yù)測(cè)模型流體機(jī)械或者實(shí)機(jī)流體機(jī)械中氣蝕的發(fā)生位置，

2)由軟質(zhì)金屬構(gòu)成發(fā)生位置，

3)使流體機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)而使軟質(zhì)金屬的表面產(chǎn)生侵蝕，

4)由計(jì)量單元計(jì)量侵蝕的變形量，

5)基于變形量來計(jì)算該變形量的時(shí)間變化亦即變形速度，

6)使用變形速度與空穴強(qiáng)度的關(guān)系的數(shù)據(jù)庫來計(jì)算空穴強(qiáng)度，

7)基于該空穴強(qiáng)度，預(yù)測(cè)空穴的侵蝕量。

另外，也提出有將振動(dòng)、噪聲等作為侵蝕量、侵蝕危險(xiǎn)度的指標(biāo)的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-327455號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平11-37979號(hào)

然而，在上述相關(guān)技術(shù)所涉及的發(fā)明中，存在以下那樣各種各樣的問題。存在以下方面等：1)需要實(shí)際制作泵，2)若將涂料的剝離作為指標(biāo)，則在每次改變運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)，需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，3)在粘貼軟質(zhì)金屬的情況下，雙面膠等的粘貼方法有可能產(chǎn)生影響，4)在發(fā)生了氣蝕的情況下，雖然泵的性能發(fā)生變化，但未考慮其影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述各種問題而提出的，目的在于，提供一種用于無需模擬機(jī)、實(shí)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而在短時(shí)間內(nèi)對(duì)流體機(jī)械等構(gòu)造物的遍布大范圍的侵蝕量進(jìn)行預(yù)測(cè)的侵蝕特性數(shù)據(jù)庫及其構(gòu)建方法、使用該數(shù)據(jù)庫的侵蝕預(yù)測(cè)方法以及侵蝕預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

鑒于上述目的，在本申請(qǐng)發(fā)明中，提供一種預(yù)測(cè)由空穴產(chǎn)生的流體機(jī)械的侵蝕的侵蝕預(yù)測(cè)方法，該侵蝕預(yù)測(cè)方法采用如下構(gòu)成，即：根據(jù)對(duì)由所述流體機(jī)械形成的流路使用空穴CFD法所得到的空穴流動(dòng)場(chǎng)特性，計(jì)算所述流體機(jī)械的各部位的侵蝕強(qiáng)度分布，基于所述侵蝕強(qiáng)度分布，將流體機(jī)械的侵蝕后的表面計(jì)算為近似侵蝕面，對(duì)包含計(jì)算出的近似侵蝕面在內(nèi)的流路使用空穴CFD法，再次計(jì)算所述流體機(jī)械的各部位的侵蝕強(qiáng)度分布，基于所述再次計(jì)算出的侵蝕強(qiáng)度分布，而再次計(jì)算所述近似侵蝕面的變形后的形狀。

另外，所述近似侵蝕面的計(jì)算采用如下構(gòu)成，即，基于所述侵蝕強(qiáng)度分布，來決定用于假想特別是在金屬材料中具有可被顯著觀察到的多孔質(zhì)的表面性狀的侵蝕面，將表面近似作為多個(gè)球面的集合體，并以該球面為代表的球(以下，稱為代表球)的半徑分布、中心位置分布以及代表球的形狀變形次數(shù)，并且基于決定出的與所述代表球相關(guān)的信息，計(jì)算所述近似侵蝕面的變形后的形狀。

另外，采用如下構(gòu)成，即：基于所述侵蝕強(qiáng)度分布，進(jìn)一步計(jì)算所述流體機(jī)械表面所產(chǎn)生的侵蝕深度分布，并且也利用該侵蝕深度分布來計(jì)算所述球面的近似侵蝕面的變形后的形狀。

采用如下構(gòu)成，即：在計(jì)算所述侵蝕強(qiáng)度分布前，根據(jù)使用空穴CFD法所得到的空穴流動(dòng)場(chǎng)特性，計(jì)算對(duì)于無侵蝕的所述流體機(jī)械的初始形狀的各部位的侵蝕強(qiáng)度分布，基于所述侵蝕強(qiáng)度分布，來改變用于假想侵蝕初期的潛伏期的微小變形作用的、所述流體機(jī)械表面的各部位的表面粗糙度，再次利用空穴CFD法來計(jì)算對(duì)于初始形狀的侵蝕強(qiáng)度分布，基于計(jì)算出的所述侵蝕強(qiáng)度分布來進(jìn)行侵蝕預(yù)測(cè)。