[發明專利]一種葉片泵瞬態流場同步精確測量裝置與方法

在審

• 申請號: 201510577513.3
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105114337A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 李偉;季磊磊;施衛東;茹偉民;李維強;周嶺;楊勇飛;蔣小平
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種葉片泵瞬態流場同步精確測量裝置，其特征在于，包括試驗裝置系統、變轉速工況轉軸相位鎖定裝置和PIV測量系統；

所述試驗裝置系統包括電機(5)、模型泵(6)、管路系統(7)和穩壓罐(8)；所述電機(5)的電機軸(1)后端連接模型泵(6)；所述模型泵(6)通過管路系統(7)連接穩壓罐(8)共同構成循環水路；

所述變轉速工況轉軸相位鎖定裝置包括點光源激光器(2)、動圓盤(3)和激光接收器(4)；所述動圓盤(3)的圓周外緣分布有多個圓孔；所述動圓盤(3)垂直于電機軸(1)且固定在電機軸(1)的前端；所述點光源激光器(2)位于動圓盤(3)的外側，用于發射平行于電機軸(1)的激光射線；所述激光接收器(4)位于動圓盤(3)的內側，用于將接收到的激光射線轉換為脈沖信號輸出給瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)；所述點光源激光器(2)和激光接收器(4)在同一水平線上；

所述PIV測量系統包括計算機(9)、CCD相機(10)、面光源激光器(11)和瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)；所述計算機(9)、CCD相機(10)和瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)三者互相連接；所述點光源激光器(2)、激光接收器(4)和面光源激光器(11)均與瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)相連；所述瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)用于觸發點光源激光器(2)和面光源激光器(11)發射激光，將激光接收器(4)發出的脈沖信號傳遞至計算機(9)；所述計算機(9)用于計算脈沖信號、輸出葉片泵的瞬態轉速和時間，同時控制CCD相機(10)同步采集瞬態流場信息，并將流場信息輸出。

2.根據權利要求1所述的一種葉片泵瞬態流場同步精確測量裝置，其特征在于，所述動圓盤(3)的圓周外緣均勻分布有多個圓孔。

3.根據權利要求1所述的一種葉片泵瞬態流場同步精確測量裝置，其特征在于，所述動圓盤(3)通過平鍵與電機軸(1)相連。

4.一種葉片泵瞬態流場同步精確測量方法，其特征在于，包含如下步驟：

S1：將所述動圓盤(3)垂直固定在電機軸(1)一端隨電機軸(1)旋轉；計算機(9)控制瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)觸發點光源激光器(2)發射平行于電機軸(1)的激光射線，激光射線穿過動圓盤(3)外緣的圓孔后光信號被激光接收器(4)接收；

S2：激光接收器(4)將接收到的光信號轉換為脈沖信號并通過瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)將該脈沖信號傳遞至計算機(9)；計算機(9)計算并輸出葉片泵的瞬態轉速和時間；

S3：當計算機(9)接收到的脈沖數量達到設定值D時，計算機(9)控制瞬態流場同步觸發及轉速輸出裝置(12)觸發面光源激光器(11)發射激光；同時，計算機(9)控制CCD相機(10)同步采集瞬態流場信息；

S4：CCD相機(10)采集到的流場信息由計算機(9)顯示屏輸出，實現不同轉速下同相位瞬時流場測量。

5.根據權利要求4所述的一種葉片泵瞬態流場同步精確測量方法，其特征在于，步驟S2中所述計算機(9)計算葉片泵的瞬態轉速公式為：瞬時轉速nt＝60×z/(N×T)，其中，z為一個計時單位中包含的脈沖數量，取1≤z≤3；T為計時單位，單位為s；N為動圓盤(3)圓周外緣的圓孔數目。

6.根據權利要求4所述的一種葉片泵瞬態流場同步精確測量方法，其特征在于，步驟S3中所述設定值D為：D＝i+j×N，i＜N，j＝0,1,2,3...n；其中i為初始相位時計算機(9)接收到脈沖信號的個數；N為動圓盤(3)圓周外緣的圓孔數，n為自然數。