[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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Computational Fluid Dynamics)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发明中，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。

发明内容

本发明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，在本申请发明中，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，而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。