侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法技术方案

本发明专利技术提供侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法，用于无需模拟机、实机的运转而在短时间内对流体机械等构造物的遍布大范围的侵蚀量进行预测。由流体机械表面的空穴引起的侵蚀的预测方法，根据由所述流体机械形成的流路上的使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算在所述流体机械表面的各部位的侵蚀强度分布，并基于所述侵蚀强度分布，决定用于假想具有多孔质的表面性状的侵蚀面的代表球的半径分布、中心位置分布以及代表球的形状变形次数，将作为预测的对象的流体机械表面决定为近似侵蚀面，并基于所述代表球的半径分布、中心位置以及代表球的形状变形次数，计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法
本专利技术是侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法，特别是涉及用于在短时间内对流体中的流体机械、管道、其他构造物中产生的气蚀进行预测的侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法。
技术介绍
流体中的流体机械、管道、其他构造物的表面，因气蚀、腐蚀、固体粒子的碰撞等各种现象而损伤。由此，无法维持希望的流体性能，或者作为构造物的强度降低。针对这种现象，确立通过预测来对损伤的发展进行预测的技术是很大的课题。其中，在本申请中，特别着眼于气蚀的预测。气蚀是指在流体机械等的流路的低压部产生空穴，并且当其在下游消失时产生冲击压，从而浸蚀流体机械等的表面的现象。由于气蚀的发展如上述那样，引起流体机械等构造物的强度降低、流体机械的效率降低，因此对气蚀进行预测是极其重要的。关于气蚀，提出了一部分基于CFD(计算流体力学ComputationalFluidDynamics)法的、无变形的阶段中的表面侵蚀危险度的预测、材料表面的比较微小规模的损伤的理论模型的构建。在图10中示出实际发生了侵蚀的泵壳的照片，图10(A)表示泵壳的整体，图10(B)是图10(A)中用箭头表示的侵蚀显著发展的部位。作为公开空穴的侵蚀量的预测方法的相关技术，提出了使用软质金属的技术(参照专利文献1)。该预测方法如下：1)预测模型流体机械或者实机流体机械中气蚀的发生位置，2)由软质金属构成发生位置，3)使流体机械运转而使软质金属的表面产生侵蚀，4)由计量单元计量侵蚀的变形量，5)基于变形量来计算该变形量的时间变化亦即变形速度，6)使用变形速度与空穴强度的关系的数据库来计算空穴强度，7)基于该空穴强度，预测空穴的侵蚀量。另外，也提出有将振动、噪声等作为侵蚀量、侵蚀危险度的指标的技术(参照专利文献2)。专利文献1：日本特开2007-327455号专利文献2：日本特开平11-37979号然而，在上述相关技术所涉及的专利技术中，存在以下那样各种各样的问题。存在以下方面等：1)需要实际制作泵，2)若将涂料的剥离作为指标，则在每次改变运转条件时，需要重新进行实验，3)在粘贴软质金属的情况下，双面胶等的粘贴方法有可能产生影响，4)在发生了气蚀的情况下，虽然泵的性能发生变化，但未考虑其影响。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述各种问题而提出的，目的在于，提供一种用于无需模拟机、实机的运转而在短时间内对流体机械等构造物的遍布大范围的侵蚀量进行预测的侵蚀特性数据库及其构建方法、使用该数据库的侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统。鉴于上述目的，在本申请专利技术中，提供一种预测由空穴产生的流体机械的侵蚀的侵蚀预测方法，该侵蚀预测方法采用如下构成，即：根据对由所述流体机械形成的流路使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述侵蚀强度分布，将流体机械的侵蚀后的表面计算为近似侵蚀面，对包含计算出的近似侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，再次计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述再次计算出的侵蚀强度分布，再次计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。另外，所述近似侵蚀面的计算采用如下构成，即，基于所述侵蚀强度分布，来决定用于假想特别是在金属材料中具有可被显著观察到的多孔质的表面性状的侵蚀面，将表面近似作为多个球面的集合体，并以该球面为代表的球(以下，称为代表球)的半径分布、中心位置分布以及代表球的形状变形次数，并且基于决定出的与所述代表球相关的信息，计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。另外，采用如下构成，即：基于所述侵蚀强度分布，进一步计算所述流体机械表面所产生的侵蚀深度分布，并且也利用该侵蚀深度分布来计算所述球面的近似侵蚀面的变形后的形状。采用如下构成，即：在计算所述侵蚀强度分布前，根据使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算对于无侵蚀的所述流体机械的初始形状的各部位的侵蚀强度分布，基于所述侵蚀强度分布，来改变用于假想侵蚀初期的潜伏期的微小变形作用的、所述流体机械表面的各部位的表面粗糙度，再次利用空穴CFD法来计算相对于初始形状的侵蚀强度分布，基于计算出的所述侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。另外，采用如下构成，即：在计算所述侵蚀强度分布前，通过实际的运转，测量已经产生侵蚀的所述流体机械的形状，基于其测量结果，对包含已经产生的侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，计算对于所述流体机械的包含侵蚀的形状的侵蚀强度分布，基于计算出的侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。另外，本专利技术提供一种侵蚀预测系统，用于执行上述侵蚀预测方法，采用如下构成，即：具备：具有存储单元以及CPU的计算机、向计算机输入信息的输入单元、以及显示由计算机计算出的结果的显示单元，在所述存储单元中存储有用于执行所述侵蚀预测方法的侵蚀预测程序，所述CPU从所述存储单元读出侵蚀预测程序，并基于由输入单元输入的流体机械的形状数据和材料信息，计算侵蚀后的流体机械的预测形状，并将与该预测形状相关的信息显示于所述显示单元。另外，采用如下构成，即：所述CPU计算流体机械伴随时间的经过的形状变化，并以动画的方式将该形状变化显示于所述显示单元。另外，本专利技术提供一种侵蚀特性数据库，是流体机械所使用的材料的侵蚀特性的数据库，采用如下构成，即：包含与材料名、材料特性以及规定的侵蚀强度相对的侵蚀特性的信息，所述侵蚀特性包含侵蚀体积、侵蚀深度、侵蚀深度分布、侵蚀面的表面性状，所述表面性状是流体机械的表面粗糙度或者表面形状图案。另外，采用如下构成，即：与所述侵蚀特性相关的信息是伴随时间的经过的不同时刻的至少两组信息。另外，采用如下构成，即：在实施所述空穴CFD时，利用上述侵蚀特性数据库的信息。并且，采用如下构成，即：在所述存储单元中存储有上述侵蚀特性数据库的信息，并且在侵蚀预测中利用该数据库的信息。附图说明图1是表示实测侵蚀深度分布与计算侵蚀强度分布的关系的图。图2是表示侵蚀特性数据库的一个例子的表。图3是表示构建侵蚀特性数据库的顺序的图。图4是侵蚀预测过程的流程图。图5是说明使用代表球的近似侵蚀面的变化的图，图5(A)表示初始形状，图5(B)～(G)分别表示试行次数1000、2000、3000、4000、5000、6000次的近似侵蚀面，图5(H)表示图5(G)的H-H线的剖视图。图6是表示利用半径相同的代表球，将包含使正弦曲线旋转而制成的初始凹陷在内的立方体实心模型的上表面整体挖除6000次后的状况的图，图6(A)是整体立体图，图6(B)是图6(A)的B-B线的剖视图。图7是说明在立方体实心模型上制作用正弦曲线表现的具有多个槽的初始凹陷、并使用代表球的近似侵蚀面的变化的图，图7(A)表示初始形状，图7(B)～图7(G)分别表示试行次数1000、2000、3000、4000、5000、6000次的近似侵蚀面，图7(H)是改变图7(G)的视点后的立体图。图8是表示用相同半径的球，将立方体实心模型上表面挖除10000次后的状况的、在中央截面切断的剖视图，图8(A)表示初始形状，图8(B)～图8(G)分别表示试行次数1000、2000、3000、8000、9000、10000次的近似侵蚀面。图9是表示通过流体侧与材料侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侵蚀预测方法，是预测流体机械因空穴产生的侵蚀的方法，所述侵蚀预测方法的特征在于，根据对由所述流体机械形成的流路使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述侵蚀强度分布，将流体机械的侵蚀后的表面计算为近似侵蚀面，对包含计算出的近似侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，再次计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述再次计算出的侵蚀强度分布，而再次计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.01 JP 2012-1262171.一种侵蚀预测方法，是预测流体机械因空穴产生的侵蚀的方法，所述侵蚀预测方法的特征在于，根据对由所述流体机械形成的流路使用空穴计算流体力学法所得到的空穴流动场特性，计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述侵蚀强度分布，将流体机械的侵蚀后的表面计算为近似侵蚀面，对包含计算出的近似侵蚀面在内的流路使用空穴计算流体力学法，再次计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于所述再次计算出的侵蚀强度分布，而再次计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。2.根据权利要求1所述的侵蚀预测方法，其特征在于，在所述近似侵蚀面的计算中，基于所述侵蚀强度分布，来决定用于假想具有多孔质的表面性状的侵蚀面的代表球的半径分布、中心位置分布以及代表球的形状变形次数，基于所决定的与所述代表球相关的信息，计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。3.根据权利要求1或2所述的侵蚀预测方法，其特征在于，基于所述侵蚀强度分布，进一步计算所述流体机械表面所产生的侵蚀深度分布，并且也利用该侵蚀深度分布来计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。4.根据权利要求1所述的侵蚀预测方法，其特征在于，在计算所述侵蚀强度分布前，根据使用空穴计算流体力学法所得到的空穴流动场特性，计算对于无侵蚀的所述流体机械的初始形状的各部位的侵蚀强度分布，基于对于无侵蚀的所述流体机械的初始形状的各部位的侵蚀强度分布，来改变用于假想侵蚀初期的潜伏期的微小变形作用的、所述流体机械表面的各部位的表面粗糙度，再次利用空穴计算流体力学法来计算对于初始形状的侵蚀强度分布，基于计算出的所述侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。5.根据权利要求1所述的侵蚀预测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：能见基彦，八锹浩，早房敬祐，中本浩章，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP