【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泵工程，尤其涉及一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法。
技术介绍
1、现有水泵叶片空蚀现象的预测往往依赖于空化计算，工程中常常将空蚀区与空化区视为等同。但现有研究表明，实际空蚀区相对于空化区在流动方向上存在偏移，尤其会受到水流速度及泥沙颗粒的影响。现有空蚀评估方法未能定量考虑这些影响因素，且一般仅能实现空蚀风险的评估，难以准确计算因空蚀引起的材料损失量。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，用以解决相关技术中空蚀评估方法未能定量考虑这些影响因素，且一般仅能实现空蚀风险的评估，难以准确计算因空蚀引起的材料损失量的问题。
2、本专利技术提供一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，包括：
3、确定挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的相关特征参数，所述相关特征参数至少包括空蚀时间 t、挟沙浓度 α、挟沙粒径 d、材料密度 ρ；
4、在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，并开展瞬态数值模拟，通过所述数值模拟的结果确定空化区，并获取相关流场参数，所述相关流场参数至少包括流向速度 v、空化区面积 a c、空化区的最大
5、引入流速矫正因子 c v和挟沙矫正因子 c p，其中，所述流速矫正因子 c v和挟沙矫正因子 c p分别反映水流流速和泥沙颗粒对空蚀材料损失量的影响；
6、计算空蚀偏移距离δ l，并确定所述空蚀区形状，其中，所述空蚀偏移距离δ l用于反映空蚀区位置相对于空化区位置在流向上的偏移情况；
7、基于所述流速矫正因子 c v和所述挟沙矫正因子 c p，计算空蚀区材料损失量 e，其中，所述空蚀区材料损失量 e以反映水泵叶片因持续的空蚀作用而累积损失的材料质量。
8、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，并开展瞬态数值模拟，通过所述数值模拟的结果确定空化区，并获取相关流场参数，包括：
9、采用有限体积法对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散。
10、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，确定空化区，并获取相关流场参数，还包括：
11、选用计算模型开展瞬态数值模拟，获取数值模拟结果；
12、基于所述数值模拟结果，确定空化区，并从中获取所述相关流场参数。
13、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，所述选用计算模型包括z-g-b空化模型和sstk-ω湍流模型。
14、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，在所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，确定空化区，并获取相关流场参数，所述相关流场参数至少包括流向速度 v、空化区面积 a c、空化区的最大流向长度 l max中，还包括：
15、所述流向速度 v的大小等于叶片进口边的平均轴面速度大小，方向和叶片进口边轴面相垂直。
16、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，通过表达式一，确定所述流速矫正因子 c v，其计算方法为：
17、表达式一：
18、；
19、其中，表达式一中的 v为流向速度，1为流速增量基底，1.78×10-4、2.2为流速增量系数。
20、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，通过表达式二，确定所述挟沙矫正因子 c p，其计算方法为：
21、表达式二：
22、；
23、其中，表达式二中的 α为挟沙浓度， d为挟沙粒径，1为泥沙影响基底，-0.005、0.52、-4.2×10-5、-1.62、0.044均为泥沙影响系数。
24、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，所述计算空蚀偏移距离δ l，并确定所述空蚀区形状，包括：
25、根据所述空蚀偏移距离δ l及空化区的几何轮廓，确定空蚀区形状。
26、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，通过表达式三，确定所述空蚀偏移距离δ l，其计算方法为：
27、表达式三：
28、；
29、其中，表达式三中的 v为流向速度， l max为空化区的最大流向长度，0.022、1、2均为空蚀偏移系数。
30、根据本专利技术提供的一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，通过表达式四，所述空蚀区材料损失量 e，计算方法为：
31、表达式四：
32、；
33、其中，表达式四中的为平均空蚀材料损本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，确定空化区，并获取相关流场参数，包括：采用有限体积法对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散。
3.根据权利要求2所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，并开展瞬态数值模拟，通过所述数值模拟的结果确定空化区，并获取相关流场参数，还包括：
4.根据权利要求3所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，所述选用计算模型包括Z-G-B空化模型和SSTk-ω湍流模型。
5.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，在所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，确定空化区，并获取相关流场参数，所述相关流场参数至少包括流向速
6.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，通过表达式一，确定所述流速矫正因子CV，其计算方法为：
7.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，通过表达式二，确定所述挟沙矫正因子CP，其计算方法为：
8.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，所述计算空蚀偏移距离Δl，并确定所述空蚀区形状，包括：
9.根据权利要求8所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，通过表达式三，确定所述空蚀偏移距离Δl，其计算方法为：
10.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，通过表达式四，所述空蚀区材料损失量E，计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，确定空化区，并获取相关流场参数，包括：采用有限体积法对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散。
3.根据权利要求2所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空间离散过程中，并开展瞬态数值模拟，通过所述数值模拟的结果确定空化区，并获取相关流场参数，还包括：
4.根据权利要求3所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，所述选用计算模型包括z-g-b空化模型和sstk-ω湍流模型。
5.根据权利要求1所述的挟沙条件下水泵叶片空蚀区形状及材料损失量的计算方法，其特征在于，在所述在对拟开展空蚀区形状及材料损失量计算的对象进行空...
【专利技术属性】
技术研发人员：王福军，王昊，崔胜强，王超越，张文武，姚志峰，钟强，陈鑫，肖若富，唐学林，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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