[发明专利]一种模型混流式水轮机转轮内部叶道涡测试的系统

摘要

本申请公开了一种模型混流式水轮机转轮内部叶道涡测试的系统，包括模型混流式水轮机，其蜗壳上开设第一窗口，且与第一窗口沿径向相对的固定导叶和活动导叶为透明导叶，转轮上冠开设有第二观察窗口，转轮的上方与上盖板的两层金属壁面上开设有第三观察窗口；还包括PIV粒子成像测速装置以及图像处理装置；PIV粒子成像测速装置具有图像采集部件，且固定于转轮的上方，用于记录流场中粒子的原始图像数据；图像处理装置利用原始图像数据得到绝对速度矢量，并对绝对速度矢量分解得到相对速度矢量，判断叶道涡的分布情况。上述系统能够获知水轮机转轮叶道内部流动的水流质点的相对速度的矢量分布，从而得到转轮叶道内部叶道涡的形成过程及其分布情况。

主权项

1.一种模型混流式水轮机转轮内部叶道涡测试的系统，其特征在于，包括模型混流式水轮机，所述模型混流式水轮机的蜗壳上开设有第一窗口，所述第一窗口的数量为4个，每个所述第一窗口的面积为0.01m²，且所述第一窗口内具有双层开口式的内部注满水的有机玻璃，且与所述第一窗口沿径向相对的固定导叶和活动导叶为透明导叶，所述模型混流式水轮机的转轮上冠开设有第二观察窗口，所述第二观察窗口为梯形窗口，且所述转轮的上方与上盖板的两层金属壁面上开设有第三观察窗口，所述第三观察窗口的形状为扇形，面积为0.03m²，且所述第三观察窗口内具有有机玻璃；还包括与所述模型混流式水轮机通过闭式管道系统连接的PIV粒子成像测速装置，以及与所述PIV粒子成像测速装置连接的图像处理装置；其中，所述PIV粒子成像测速装置具有图像采集部件，且所述图像采集部件固定于所述转轮的上方，用于记录流场中粒子的原始图像数据；所述图像处理装置用于利用所述原始图像数据得到水流质点的绝对速度矢量，并对水流质点的所述绝对速度矢量进行分解得到水流质点的相对速度矢量，根据水流质点的所述相对速度矢量判断叶道涡的分布情况；其中，速度大小关系：W_u＝U‑V_u其中，n—水轮机转速，单位r/min；D_i—研究水质点所在直径，单位m；V—绝对速度，大小由PIV测试系统直接测得；U—牵连速度，方向为圆周切向方向；W—相对速度；W_m—W的竖直分量；W_u—W的水平分量；V_m—V的竖直分量；V_u—V的水平分量；b—宽度；τ—阻塞系数。