<dd id="h3rgz"><pre id="h3rgz"></pre></dd>
    <th id="h3rgz"></th>
  1. <tbody id="h3rgz"><pre id="h3rgz"></pre></tbody>

      <optgroup id="h3rgz"></optgroup>
      網站地圖 XML地圖 BaiduXMl
      最新新聞

      閱讀新聞

      當前位置:網站首頁 -> 新聞資訊 -> 閱讀新聞

      離子運轉長器在泵設備內流體化研討里的踐行
      [ 來自:不詳  閱讀:   時間:2012.03.22 ]
      示蹤粒子的選擇和施放由于泵裝置中的介質一般都是水,這決定了只有向其中添加示蹤粒子才能反映測試對象內部的流態。示蹤粒子的選擇有3條原則:(1)良好的流動跟隨性;(2)對特定波長的激光要有較高的散射率;(3)在測試區域內的示蹤粒子應該均勻分布,濃度適當。   示蹤粒子的形態主要有固態、液態2種。PIV試驗常選用的粒子有TiO2、Al2O3、PSL顆粒以及硅油粒子等,它們的密度、光散射率和粒徑分布在文獻<1>中做了歸納。做內流測試時,液態的示蹤粒子容易
          示蹤粒子的選擇和施放由于泵裝置中的介質一般都是水,這決定了只有向其中添加示蹤粒子才能反映測試對象內部的流態。示蹤粒子的選擇有3條原則:(1)良好的流動跟隨性;(2)對特定波長的激光要有較高的散射率;(3)在測試區域內的示蹤粒子應該均勻分布,濃度適當。

        示蹤粒子的形態主要有固態、液態2種。PIV試驗常選用的粒子有TiO2、Al2O3、PSL顆粒以及硅油粒子等,它們的密度、光散射率和粒徑分布在文獻<1>中做了歸納。做內流測試時,液態的示蹤粒子容易在流動過程中粘結在CCD視窗或片光窗口,前者導致CCD敏感度下降,后者則使距離片光較遠的測試域光強減弱,引起圖像質量的下降。因此,這時就必須隔一段時間對視窗和片光窗口進行清理。近年來,從經濟角度考慮,也有人嘗試用氣態的示蹤粒子進行內流的測試,如氧氣泡、乳化空氣泡等。戴光清等把表面活性劑(加入量為水體重量的0.005%)加入到水流中形成乳化空氣泡(直徑為1030m),作為PIV流場顯示的示蹤粒子,并對套筒間的旋轉環流場進行了PIV測量,流場定量測試結果令人滿意,表明乳化空氣泡是一種品質較高并且經濟實用的PIV示蹤粒子。

        當流體密度和示蹤粒子密度相差很大時,粒子的跟隨性很差,致使相機獲取的圖像不能正確反映流場。胡華等<4>研究后認為,當在液體中使用PIV技術時,尋找與流體密度相當的流體力學性質很好的粒子并不困難,并且它們被加入到液體里之前大小很容易被確定。顯然,這給泵裝置內流的測量帶來了方便。PIV試驗的另一關鍵環節是如何將示蹤粒子引入測試區以獲得合適的濃度。PIV測試中對示蹤粒子濃度的限制,不但與激光強度的衰減、液體的流動、粒子凝聚速度、信噪比等有關,還與查問區的大小、光學系統的放大率以及片光的厚度等有關。測試時必須對上述諸多因素綜合考慮,盡量使測試區均勻地分布足夠多的粒子。示蹤粒子的施放一般有整體施放和局部施放2種方法。在泵裝置的測試試驗中多采用整體施放法。

        圖像采集在PIV的測試系統中,圖像的記錄系統一般有照相機和感光膠片以及固態充電耦合裝置(CCD)2種方式。普通膠片的分辨率較高,適合于高分辨率的流場測量;而CCD的分辨率較低,適用于低分辨率的流動測量。隨著電子技術的發展,CCD的空間分辨率在不斷提高,已達到3060像素2036像素,但由于價格較貴,目前難以普及應用。

        當流動中粒子的影像由膠片記錄時,雖然空間分辨率較高,但是無法實時觀察結果,并且工作量大。當使用CCD照相機時,可以將粒子圖像的光信號轉變成電信號后直接傳送給計算機中的幀抓取器,然后由幀抓取器讀取數字化的粒子影像,并把信息直接傳送給圖像分析系統。這樣,不僅可以獲得圖像在線顯示,判斷試驗參數(如激光能量、示蹤粒子濃度等)的配置是否合理,同時也能迅速地獲得測試結果。顯然,要想方便地解決在線優化試驗和保證空間高分辨率之間的矛盾,可以先用在線CCD相機進行試驗參數優化配置,合適后再用膠片記錄圖像,以獲得高分辨率的圖像。

        數據分析與后處理通過PIV圖像采集系統可以得到具有256個灰度級的粒子圖像,然后對查問區內粒子圖像采用統計平均分析方法提取速度信息,獲得整個流場的速度信息,基本的圖像分析過程如所示。從理論上看,PIV圖像的分析算法有2種:自相關分析法和互相關分析法。其理論計算速度可達0.1萬個/s速度矢量,實際可達500個/s速度矢量,比傳統算法高出30倍以上。

        PIV圖像基本分析過程自相關的處理對象是記錄在同一底片上的2次曝光的示蹤粒子圖像,當流場中存在反向流動時,難以確定流速的方向,即產生方向模糊,因此在復雜流動中逐漸不再被使用。解決速度方向不確定性問題的最佳途徑是采用互相關分析法。其對象是2次脈沖時得到的各曝光一次的示蹤粒子圖像,由于知道粒子圖像的時間順序,可以準確地判斷流動方向。即使在圖像質量較差或示蹤粒子濃度較低的情況下,采用互相關分析也能得到較好的結果,這些特點使它更適用于復雜流場的測量。

        但是,使用互相關分析要求所用的2幀粒子圖像之間時間間隔很小,這就對圖像獲得速度即幀速率提出了較高的要求。根據Adrain提出的PIV試驗參數配置準則,在2個脈沖間隔粒子的位移應小于1/4的查問域。為了提高幀速率,Wernet提出了跨幀技術。所謂跨幀,就是指在第1幀曝光時間結束之前發出第1束激光脈沖得到第1幀圖像,第2束激光脈沖在第2幀曝光時間開始發出得到第2幀圖像,這樣就可以保證一對圖像之間的時間間隔短至1s以下。為了方便使用,PIV硬件系統還配有相應的軟件包,如美國TSI公司開發的Insight軟件,集測量控制和數字圖像處理于一身;并且還具備批處理功能,可快捷方便地獲得瞬態的矢量場、渦量場以及切應變速率等參數的分布。

        雖然立體測量與二維測量的基本原理是一致的,但是由于2個相機在獲取圖像時,其光軸都不垂直于片光平面,因此所獲得的圖像必然產生變形(distortions)。為了有效地消除圖像變形,最終產生高質量的立體PIV圖像,必須對三維測量系統進行標定。雖然立體PIV自身帶有專門的標定鏡(放于流體之中),可以對系統進行標定,但是,由于標定鏡沒有經過防漏處理,因此只能用于氣體,不能直接用于液體。對泵裝置進行立體PIV測試時,只有自制標定鏡才能進行測試。進行成功標定之后,Insight軟件會自動形成一系列的標定函數。通過這些函數可以將圖像中的點和流體中的點進行匹配,獲取流場中的速度矢量信息。最后,通過Insight軟件將左右相機拍攝到的同一區域的流場矢量轉變成立體PIV圖像。

        泵裝置內流測量主要成果回顧雖然PIV在全世界范圍內得到廣泛的應用,但是利用PIV技術對泵裝置內部流動進行測量研究,到目前為止卻相對較少。作者根據掌握的文獻,對前人應用PIV進行泵裝置內流測量的研究成果加以回顧和總結。

        如果從測試水泵算起,泵裝置內流測量大概始于20世紀80年代末。Paone等等用二維PIV對離心泵葉片間平面流場進行測試,是這方面的最早研究。2年之后,Paone又對3種流量工況下的離心泵的無葉擴壓器內徑向速度和切線速度進行了測試,并與LDV的結果作了比較。Akin和Rockwell等用二維PIV系統研究了離心泵內葉輪與擴壓器間隙瞬態的尾跡結構和跡與葉片之間的相互作用。Shepherd、Olden-burg和Pap等也對離心泵葉輪以及蝸殼的瞬時速度場進行了測量。楊華、劉超等利用二維PIV技術對一改型后的離心泵(全閉式)裝置內葉槽進行了測量,成功獲得了離心泵裝置在不同工況下的全葉槽內的瞬態流場,充分表明了離心泵轉輪內部流場的瞬態結構和非定常性。該試驗中離心泵轉輪和蝸殼用有機玻璃制作,其余均用不銹鋼制作。離心泵的設計流量為25m3/h,設計揚程為8m,設計轉速為1450轉/min,比轉數為93.PIV測試系統包括雙脈沖的NdYAG激光器和CCD相機等。試驗時,激光器的頻率為15Hz,脈沖間的時間間隔500ns,片光源厚度約為1.0mm,測試區域面積為100mm100mm,相機的分辨率為1000像素1016像素,相機的采集速度30幀/s,系統的最大采樣率為15速度場/s.1年以后,孫蓀<14>對半開式離心泵裝置轉輪內部流場進行了PIV試驗研究,獲得了轉輪內部流場的分布規律。

        湯方平、劉超等進行了國內最早的軸流泵裝置內流測量,共選擇4個面進行測量,依次是出口軸面、進口軸面、出口斷面、進口斷面。測試結果表明:軸流泵的特性直接與泵內的流場結構有關,尤其與葉片附近流體的脫流和回流有關;同時,還顯示了出口處的流動結構并非按軸線對稱的,而是存在強烈的振動。該裝置模型中的管道和水池均用透明的有機玻璃制成,軸流泵的葉輪直徑為100mm,輪轂比為0.22,共4只葉片,測試時水泵的轉速為500r/min.為了獲取葉輪內部流出斷面的流場圖像,有意加大了葉片出口和導葉進口之間的軸向距離;為了獲取葉輪進口和出口斷面的流場圖像,在水池的底板下面放置了1塊傾角為45的鏡片,以改變光線的傳播方向,使照相機可以成功地拍攝圖像。PIV測試系統的主要參數如下:查問區大小為64像素64像素、脈沖間的時間間隔200s、片光大小為55mm、片光厚度為1mm.裝置模型如所示,各測量面如所示。

        軸流泵裝置示意圖測量位置示意圖李永、李小明等在一個改良后的封閉式吸水池內,在5種不同的工況下,對吸水管附近的流場進行量測,全面反映了吸水池內部的流動狀態,得到測量面上的湍流特征。雖然吸水池不屬于泵裝置范圍,但是該試驗所采用的封閉式吸水池,類似于泵裝置中的流道,故在此列出,以備參考。另外,李連超、常近時針對大型自來水系統使用的供水泵空化嚴重的問題,測量了吸水池中的水流流態,并根據試驗結果分析了吸水池設計中來水管和水泵吸水管在布置上不對稱,以及低水位運行時淹沒深度過小等問題對水泵空化性能產生的影響,并對泵站吸水池的設計提出建議。

        但是,從作者掌握的文獻看,雖然對離心泵裝置進行了眾多的研究,并獲得了一些有意義的成果,但是,當著眼于整個泵裝置的時候,卻發現研究的力度并不夠。比如說,對流道(管道)的測量、對混流泵和貫流泵等的測量,幾乎都沒有開展研究工作??梢哉f,國內用PIV測試泵裝置內流的研究工作剛剛起步。

        PIV技術在流動測量中的發展及其應用展望由于PIV技術不但能顯示測試區域真實的流動圖譜,而且還獲得高精度的定量測試數據,使人們能夠深入、透徹地認識測試對象內部流動現象的本質。同時,PIV測量所獲得的大量數據還可以與各種流體計算軟件(如fluent軟件、TASCflow等)的計算結果相互驗證。因此,PIV技術自身不但獲得了飛速的發展(如TSI公司最近開發的、對流場細部結構進行測量的UltraPIV系統和MicroPIV系統),而且PIV系統的應用也得到積極的探索。目前,二維PIV技術已基本成熟,立體PIV技術的研究和應用(如全息PIV技術)方興未艾。但是,對具體的測試對象來說,PIV的表現并非完美無缺,仍有必要對PIV的應用范圍和應用深度做進一步的挖掘,不斷地擴大其在具體領域的應用前景。例如:(1)結合測試對象的自身特點,對PIV系統進行改造或對PIV系統中的部件進行合理的選擇。例如在水泵內流的測試中,很多情況下,如果不對水泵自身結構進行改型設計,只有改變光路系統,才有可能使相機成功捕捉到圖像;有時根據鏡頭到測試區域的遠近和測試區域面積的大小,需要選擇合適的鏡頭。另外,如果對PIV系統內部結構比較熟悉,可以進行內部光路的重新設計和線路的改造,以適應試驗自身的需要。

       ?。?)發展與其他測試手段相結合的PIV試驗測試系統。眾所周知,描述不可壓縮流動所需要的信息包括該流動的主要原始變量(u、v、w和p)的時間經歷和空間分布,而利用PIV僅能得到與速度場直接相關的信息。因此,必須結合流動的精確壓力測量才能獲得對該流動的全面認識。而水泵轉輪內部和流道內的流動都是有壓流動,壓力是一個必不可少的重要參數。

       ?。?)對圖像數據處理軟件的進一步改進?,F在,模糊邏輯、神經網絡、遺傳算法等人工智能技術和新算法在圖像處理方面已經得到不斷的應用,這必將促使圖像數據處理速度和準確性大大提高。

        結論雖然PIV測量已逐漸成為常規測試手段,但是試驗結果的準確性受到眾多因素的影響,如研究人員的操作水平和經驗、示蹤粒子的均勻性和濃度的大小、片光強度的調整以及對固體邊界反射光的處理等。PIV在泵裝置方面的應用研究還不多,特別是立體PIV測試,在國內還沒有研究成果出現??梢韵嘈?,隨著PIV技術的不斷發展,人們對PIV測試的逐漸熟悉,PIV在泵裝置內流研究中的應用必將日益廣泛,步步深入,取得令人激動的研究成果。

      新聞TAG標簽: 上海磁力泵 微型磁力泵 氟塑料磁力泵 塑料磁力泵 不銹鋼磁力泵 磁力驅動泵 磁力泵
      本文鏈接地址http://www.shitsunai.com/nshow58.html
      上一篇:我國泵的出口額已占世界出口額的1/10左右
      下一篇:潛水電泵的發展趨勢
      小草在线观看影院