[發明專利]氣蝕預測方法、氣蝕預測設備和氣蝕預測實驗裝置

在審

• 申請號: 201710287271.3
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN108801826A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 張樂福;郭相龍;賴平;董強;張旭東;兼元大;寺田尚平
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本發明提供一種氣蝕預測方法、氣蝕預測設備和氣蝕預測實驗裝置。本發明的預測方法包括以下步驟：接收預測所需的基本數據和來自傳感器的實時振動數據；計算氣蝕的損傷程度與材料的彈性模量的關系系數；根據所述振動數據和所述彈性模量之間的物理關系，建立所述振動數據與所述損傷程度之間的預測關系；根據所述預測關系，預測所述材料發生氣蝕的時間和所述材料的損傷程度。本發明的氣蝕預測方法和設備能夠對氣蝕發生的時間和材料的損傷程度進行預測，并提供相對準確的預測結果。本發明的氣蝕預測實驗裝置能夠模擬真實環境對產品氣蝕試驗影響，對樣品所受壓力實時進行測試。

技術領域

本發明涉及一種氣蝕預測方法、氣蝕預測設備和一種氣蝕預測實驗裝置。

背景技術

氣蝕也稱空蝕，是指當液體在與固體表面接觸處的壓力低于它的飽和蒸汽壓力時，將在固體表面附近形成氣泡。另外，溶解在液體中的氣體也可能析出而形成氣泡。隨后，當氣泡流動到液體壓力超過氣泡壓力的地方時，氣泡便潰滅，在潰滅瞬時產生極大的沖擊力和高溫。固體表面經受這種沖擊力的多次反復作用，材料發生疲勞脫落，使表面出現小凹坑，進而發展成海綿狀。嚴重的其實可在表面形成大片的凹坑，甚至穿孔。氣蝕的程度以空蝕強度來衡量。氣蝕強度常用單位時間內材料的減重、減容、穿孔數和表面粗糙度變化作為特征量。氣蝕空化是以液體為介質的泵、水輪機、水泵水輪機以及螺旋槳等透平機械的兩個特有流體力學問題之一。為了保證液體機械的正常運轉，需要對空化和氣蝕采取防護措施，除了提高液體機械本身的空化性能外，還需要對材料的抗空化氣蝕性能進行研究。

現有技術中常采用超聲波和孔板射流技術來測試材料的抗氣蝕性能。2010年11月24日公開的中國實用新型專利CN201653872U，雖然在一定程度上，能夠比較精確的控制各項試驗參數，比較不同材料的抗氣蝕性能。但仍然存在著如下不足：超聲波不能模擬真實工作環境對產品的氣蝕，如在高速液體流動的環境下，液體對材料氣蝕性能的影響；還有超聲波壓力也不能進行精確控制調整，對樣品在不同壓力下的氣蝕性能無法進行測試；因此其結果的可靠性和準確性存在不足，不能對氣蝕的發生進行預測。

2016年5月4日公開的中國實用新型專利CN205580907U，雖然更加貼近實際，可同時進行不同材料的空蝕試驗，對比不同材料的抗空蝕性能試驗，并且操作容易、測量精度較高。但也仍然存在著如下不足：也不能完全模擬如在高速流體環境下的真實工作環境對產品的氣蝕，以及液體和氣泡對材料氣蝕性能的影響；還有不能測試不同液體對材料氣蝕性能的影響。不能實現對測試樣品表面的實際所受壓力的實時測試。而且，測試壓力的調節范圍很有限，不能實現高壓下對材料氣蝕性能的測量。因此其結果存在很大的局限性并且準確性還有不足，不能實現對氣蝕的發生的預測。

發明內容

為了解決現有技術不能很好的對氣蝕發生和材料的損傷程度進行預測的問題。本發明提供一種氣蝕預測方法、氣蝕預測設備和氣蝕預測實驗裝置。本發明的實驗裝置能夠模擬真實環境對產品氣蝕試驗影響，對樣品所受壓力實時進行測試；本發明的氣蝕預測方法和設備能夠提供相對準確的預測結果。

根據本發明的第一方面，提供了一種氣蝕預測方法，用于高速流體環境下的氣蝕預測，該方法包括如下步驟：接收步驟，接收預測所需的基本數據和來自傳感器的實時振動數據；計算步驟，計算氣蝕的損傷程度與材料的彈性模量的關系系數；建立步驟，根據所述振動數據和所述彈性模量之間的物理關系，建立所述振動數據與所述損傷程度之間的預測關系；預測步驟，根據所述預測關系，預測所述材料發生氣蝕的時間和所述材料的損傷程度。

根據本發明的第二方面，提供一種氣蝕預測設備，用于高速流體環境下的氣蝕預測，包括如下模塊：接收模塊，用于接收預測所需的基本數據和來自傳感器的實時振動數據；計算模塊，用于計算氣蝕的損傷程度與材料的彈性模量的關系系數；建立模塊，用于根據所述振動數據和所述彈性模量之間的物理關系，建立所述振動數據與所述損傷程度之間的預測關系；預測模塊，用于根據所述預測關系，預測所述材料發生氣蝕的時間和所述材料的損傷程度。