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专利号: 2024105165926
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、依次将液体介质和示踪粒子加入到可视化测量腔体中,并利用搅拌器将示踪粒子和液体介质混合均匀,得到混合流体;

S2、调整激光器的位置和激光强度,从而在可视化测量腔体上获得片状激光,并使片状激光的位置和预拍摄位置重合,并在重合位置处添加标尺;

S3、根据步骤S2添加的标尺对CCD相机的位置进行尺寸标定,并分别调节激光器的频率和CCD相机的拍摄频率;

S4、设置测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数,并通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动,其中测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数的设置,子步骤包括:S41、根据实际工况下轴向柱塞泵中柱塞往复运动的搅拌流场与测量工况下测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的搅拌流场的相似性,得到流场关系表达式为:;

其中, 表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的密度,单位为kg/m³; 表示测量腔体组件中液体介质的密度,单位为kg/m³; 表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞分布圆的半径,单位为m; 表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的柱塞分布圆的半径,单位为m; 表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的往复运动的速度,单位为mm/s; 表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度,单位为mm/s; 表示实际工况下轴向柱塞泵中油液介质的动力粘度,单位为Pa·s; 表示测量腔体组件中液体介质的动力粘度,单位为Pa·s;

S42、根据步骤S41中搅拌流场的流场关系表达式,得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件在往复运动过程的搅拌流场中长度比例系数 、密度比例系数 、粘度比例系数 和速度比例系数 的关系表达式为:;

S43、根据步骤S42得到的长度比例系数 、密度比例系数 、粘度比例系数 和速度比例系数 ,得到测量腔体组件中柱塞滑靴组件往复运动的速度表达式为:;

其中, 表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的位移,单位为mm; 表示实际工况下轴向柱塞泵的角速度,单位为rad/s; 表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的角速度,单位为rad/s; 表示实际工况下轴向柱塞泵的转速,单位为r/min; 表示实际工况下轴向柱塞泵的斜盘倾角,单位为°, 表示实际工况下轴向柱塞泵中柱塞的运动时间,单位为s; 表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间,单位为s ; 表示实际工况下柱塞的初始相位,单位为°;

S44、根据步骤S43得到的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动的速度表达式,积分可以得到柱塞滑靴组件的往复运动位移,进而可以作为往复运动参数通过电机控制测量腔体组件中柱塞滑靴组件进行往复运动,位移表达式具体为:;

其中, 表示测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动位移,单位为mm;

S5、利用CCD相机对步骤S4设置的测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动过程进行拍摄和记录,对拍摄得到的往复运动的数据结果进行处理,绘制柱塞滑靴组件运动到不同位置的速度矢量图,速度矢量图通过流速大小、流向的变化和是否存在涡流来表示柱塞滑靴组件在往复运动搅拌流场的变化情况,根据不同位置的速度矢量图得到柱塞滑靴组件往复运动搅拌流场的变化状态;速度矢量图中涡流范围越大搅拌损失越大,漩涡消失时搅拌损失最小;柱塞滑靴组件在上死点和下死点时的速度矢量图中的涡流范围最大,搅拌损失最大。

2.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法,其特征在于,激光器的频率和CCD相机的拍摄频率相等。

3.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法,其特征在于,预拍摄位置在柱塞滑靴组件的底部和可视化测量腔体的侧壁的交界处。

4.根据权利要求1所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法,其特征在于,测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动参数包括往复运动位移和往复运动时间。

5.根据权利要求4所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法,其特征在于,测量腔体组件中柱塞滑靴组件的往复运动时间的表达式为:;

6.一种应用权利要求1‑5任一项所述的基于PIV对轴向柱塞泵流场搅拌损失的测量方法的测量装置,其特征在于,其包括支撑组件、动力输出组件和测量腔体组件,支撑组件和动力输出组件的顶部连接,测量腔体组件和支撑组件的底部连接;

动力输出组件包括固定铰支座、电机、推杆和推杆接头,固定铰支座的第二端通过铰接销钉和电机的固定端连接,电机的输出端和推杆的顶部连接,推杆的底部和推杆接头的第一端连接,推杆接头的第二端和测量腔体组件中联轴体的顶部连接;

测量腔体组件包括联轴体、柱塞滑靴组件、可视化测量腔体、盖板和固定支架,联轴体的底部通过联轴体销钉和柱塞滑靴组件的第一端连接,柱塞滑靴组件的第二端穿过密封套的中部和可视化测量腔体的第一安装端连接,可视化测量腔体的第二安装端设有螺堵,可视化测量腔体的第三安装端通过密封橡胶垫和盖板的第一安装端连接,盖板的第二安装端和固定支架的第一固定端连接,固定支架的第二固定端通过固定支架垫片和支撑组件的底部平台的第二安装端连接。

7.根据权利要求6所述的测量装置,其特征在于,支撑组件包括侧方立板和底部平台,侧方立板的第一端和底部平台的第一安装端连接,侧方立板的第二端和动力输出组件中固定铰支座的第一端连接。