[发明专利]一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法

说明书

本发明涉及工程计算水动力学领域的一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法。主要包括：考虑旋转水沙带来的壁面冲击效应的影响，引入壁面冲击强度系数、壁面冲击惯性系数、壁面冲击迎角系数；考虑特定水泵过流部件母材下的壁面损失效应，引入专用壁面损失系数；结合旋转水沙两相流数据得到一种专门适用于旋转水沙条件下水泵常用母材的壁面磨蚀率经验公式。本发明适用于水泵过流部件常用母材的磨蚀程度评价，具有操作简单、计算准确等优点，能避免现有方法对水泵过流部件常用母材磨蚀预测偏差大、精度低的问题，为旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率的工程计算提供了新思路。

技术领域

本发明涉及工程计算水动力学领域，特别涉及一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法。

背景技术

旋转水沙流动是水泵中的特定流动现象，其往往会导致过流部件出现严重的磨蚀，因此，水泵磨蚀程度的预测和评价一直是水利工程领域的研究热点。近年来，对于颗粒诱导的磨蚀问题，相关学者对其进行了研究，并提出许多磨蚀模型，其中有Finnie提出的颗粒微切削模型、Tabakoff针对旋转机械依据空气动力学提出的磨蚀模型、Tulsa大学提出的Mclaury磨蚀模型，以及根据冲蚀实验提出的Oka模型等。然而，目前这些模型均未考虑水泵内旋转水沙的流动条件以及水泵专用母材对磨蚀模型的影响，使得现有方法对特定母材的水泵磨蚀预测偏差较大、预测精度较低。针对这一问题，项目组提出一种旋转水沙条件下水泵过流部件常用母材的壁面磨蚀率确定方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，引入旋转水沙条件下水泵母材的专用壁面损失系数St_x；

步骤二，计算泥沙颗粒的壁面冲击强度系数U_s；

步骤三，计算泥沙颗粒的壁面冲击惯性系数f_s；

步骤四、计算泥沙颗粒的壁面冲击迎角系数H(μ)；μ为冲击迎角；

步骤五、根据所述的专用壁面损失系数St_x、壁面冲击强度系数U_s、壁面冲击惯性系数f_s和壁面冲击迎角系数H(μ)，结合旋转水沙两相流数据获取旋转水沙条件下水泵母材的壁面磨蚀率Es。

所述专用壁面损失系数St_x中，x对应于工程中水泵的特定母材A型、B型、C 型；且给定St_A＝1.02×10^-12、St_B＝8.5×10^-13、St_C＝7.43×10^-13。

所述水泵的特定母材A型为1Cr18Ni9Ti、B型为0Cr13Ni5Mo、C型为 0Cr16Ni5Mo。

所述泥沙颗粒的壁面冲击强度系数U_s，由下式获得：

U_s＝g₁+g₂·v_s+g₃·v_s²+g₄·v_s³

式中v_s为泥沙颗粒冲击强度，g₁～g₄为冲击强度常数；

所述泥沙颗粒的壁面冲击惯性系数f_s，由下式获得：

f_s＝A_s·α_s·ρ_s