[发明专利]一种叶片泵瞬态流场同步精确测量装置与方法

权利要求书

1.一种叶片泵瞬态流场同步精确测量装置，其特征在于，包括试验装置系统、变转速工况转轴相位锁定装置和PIV测量系统；

所述试验装置系统包括电机(5)、模型泵(6)、管路系统(7)和稳压罐(8)；所述电机(5)的电机轴(1)后端连接模型泵(6)；所述模型泵(6)通过管路系统(7)连接稳压罐(8)共同构成循环水路；

所述变转速工况转轴相位锁定装置包括点光源激光器(2)、动圆盘(3)和激光接收器(4)；所述动圆盘(3)的圆周外缘分布有多个圆孔；所述动圆盘(3)垂直于电机轴(1)且固定在电机轴(1)的前端；所述点光源激光器(2)位于动圆盘(3)的外侧，用于发射平行于电机轴(1)的激光射线；所述激光接收器(4)位于动圆盘(3)的内侧，用于将接收到的激光射线转换为脉冲信号输出给瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)；所述点光源激光器(2)和激光接收器(4)在同一水平线上；

所述PIV测量系统包括计算机(9)、CCD相机(10)、面光源激光器(11)和瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)；所述计算机(9)、CCD相机(10)和瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)三者互相连接；所述点光源激光器(2)、激光接收器(4)和面光源激光器(11)均与瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)相连；所述瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)用于触发点光源激光器(2)和面光源激光器(11)发射激光，将激光接收器(4)发出的脉冲信号传递至计算机(9)；所述计算机(9)用于计算脉冲信号、输出叶片泵的瞬态转速和时间，同时控制CCD相机(10)同步采集瞬态流场信息，并将流场信息输出。

2.根据权利要求1所述的一种叶片泵瞬态流场同步精确测量装置，其特征在于，所述动圆盘(3)的圆周外缘均匀分布有多个圆孔。

3.根据权利要求1所述的一种叶片泵瞬态流场同步精确测量装置，其特征在于，所述动圆盘(3)通过平键与电机轴(1)相连。

4.一种叶片泵瞬态流场同步精确测量方法，其特征在于，包含如下步骤：

S1：将所述动圆盘(3)垂直固定在电机轴(1)一端随电机轴(1)旋转；计算机(9)控制瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)触发点光源激光器(2)发射平行于电机轴(1)的激光射线，激光射线穿过动圆盘(3)外缘的圆孔后光信号被激光接收器(4)接收；

S2：激光接收器(4)将接收到的光信号转换为脉冲信号并通过瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)将该脉冲信号传递至计算机(9)；计算机(9)计算并输出叶片泵的瞬态转速和时间；

S3：当计算机(9)接收到的脉冲数量达到设定值D时，计算机(9)控制瞬态流场同步触发及转速输出装置(12)触发面光源激光器(11)发射激光；同时，计算机(9)控制CCD相机(10)同步采集瞬态流场信息；

S4：CCD相机(10)采集到的流场信息由计算机(9)显示屏输出，实现不同转速下同相位瞬时流场测量。

5.根据权利要求4所述的一种叶片泵瞬态流场同步精确测量方法，其特征在于，步骤S2中所述计算机(9)计算叶片泵的瞬态转速公式为：瞬时转速nt＝60×z/(N×T)，其中，z为一个计时单位中包含的脉冲数量，取1≤z≤3；T为计时单位，单位为s；N为动圆盘(3)圆周外缘的圆孔数目。

6.根据权利要求4所述的一种叶片泵瞬态流场同步精确测量方法，其特征在于，步骤S3中所述设定值D为：D＝i+j×N，i＜N，j＝0,1,2,3...n；其中i为初始相位时计算机(9)接收到脉冲信号的个数；N为动圆盘(3)圆周外缘的圆孔数，n为自然数。