1.一种离心泵叶轮内部流场稳定性实验判断方法,其特征在于,包括以下步骤;
判定条件一:离心泵叶轮内部流场进行模态分解后,一阶和二阶模态下叶轮流道入口处到流道中部流场标准速度V满足 且大尺度结构只出现在出口靠近压力面区域,其中Xmax为所测速度最大值,Xmin为所测速度最小值,Xi为测试点所测速度值;
判定条件二:流场模态分解的特征值中最大特征值λmax和最小特征值λmin的比值,即是对流场误差灵敏度的反应, 同时时间系数经过傅里叶变换在特定频率内,一阶模态和二阶模态频谱图的幅度值均无明显峰值出现;
判定条件三:叶轮流道入口处到流道中部湍流强度系数K满足0.0001<K<0.0004,且在叶轮流道出口靠近压力面区域湍流强度急剧增大,其中 是叶轮流道流场水平方向的速度分量, 是叶轮流道流场铅锤方向的速度分量,Utip为叶片的叶尖速度;
若对于所需检测的离心泵内部流场在不同工况下,同时满足以上三条判定条件,那么离心泵内部流场处于稳定流动状态;若不满足其中任意一条判定条件,则处于不稳定流动状态。
2.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮内部流场稳定性实验判断方法,其特征在于,还包括以下步骤;
S1:搭建离心泵内部流场稳定性检测实验台;
S2:实验检测采用不同尺寸规格的离心泵叶轮,泵盖和叶轮都是由透明有机玻璃制成,检测实验所用液体为水;
S3:利用高速相机对离心泵叶轮流道的流场进行拍摄,获得其内部速度场;
S4:对所得速度场进行模态分解后得到叶轮内部流场各阶模态图及特征值;
S5:对所得速度场使用MATLAB软件得到湍流强度系数分布图;
S6:利用MATLAB算法快速傅里叶变换得到频谱图;
利用叶轮内部流场一阶和二阶模态图,湍流强度系数分布图,条件指数以及频谱图并依据上述判定条件可以快速判断泵的内部流场是否处于稳定流动状态。
3.根据权利要求2所述的一种离心泵叶轮内部流场稳定性实验判断方法,其特征在于,应用模态分解方法剔除噪声信息对流场的干扰,包括以下步骤;
任意时刻的流场xi可以表示成平均流 和脉动量x'i的叠加,即利用模态分解表示流场的核心是将脉动量x'i通过低阶模态分解基的线性叠加进行表示,即其中,N为流场快照的数目,uj(x)为模态分解基,aj(i)为第i时刻的第j基的模态分解模T态系数,要得到模态分解基,首先应计算相关矩阵C=PP;
P=[x'1,x'2,…x'N]为流场脉动量的快照按时间序列组成的矩阵,C是对称矩阵,因此特征值非负,由公式CAj=λjAj实现对C的特征值求解;
λj和Aj分别对应第j个特征值和特征向量,则模态分解基定义为:各个模态对应的模态系数为:
根据方程中特征值的大小对解进行排序,λ1>λ2>…>λN≥0。
4.根据权利要求2所述的一种离心泵叶轮内部流场稳定性实验判断方法,其特征在于,还包括将湍流强度系数和时间系数与流场关联,湍流强度系数K计算具体方法为:快速傅里叶变换方法为
5.根据权利要求2所述的一种离心泵叶轮内部流场稳定性实验判断方法,其特征在于,所述离心泵内部流场稳定性检测实验台包括计算机、激光器、扭矩仪、轴编码器、电机、测试泵、高速相机、压力传感器、储水箱、电子流量计、测试泵实验台,计算机分别与激光器、高速相机、压力传感器、电子流量计相连接,同步器与激光器相连接,电机通过扭矩仪与测试泵相连接,电机、扭矩仪、测试泵固定于实验台上,储水箱与测试泵相连接构成回路。