全透明模型泵的设计及PIV流场测量

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泥泵是挖泥船作业中的重要设备之-。由于泥泵内部固液两相流动的复杂性，人们对泥泵内部固体颗粒流动规律的认识存在差异，泥泵的设计-直以清水工况为主l]。设计开发了-款能够全域观察收稿日期：2012-12-25《机械与电子32013(5)内部流动情况的全透明泥泵，用于研究泥泵内部的流动规律。为了能够拍摄整个泥泵内部的图像，将泵的入口流道与驱动轴置于同-侧，满足了 PIV全域测量的要求 。

1 模型泵结构特点及水力特性模型泵的泵轴穿过入口流道，为避免泵轴转动带动流体旋转而恶化入水流态，在泵轴上增加轴套，水流沿轴套外环形通道进入叶轮，模型泵的另-侧加工成便于成像的平面，其结构如图 1所示。

图 1 模 型泵入 口流遭结构为提高强度 ，有机玻璃叶轮采用整体式结构 ，泵轴与叶轮之间用螺纹传递力矩，前盖板与叶轮主体通过胶粘连接，叶片形状为圆柱形，3片，如图 2所示。综合流量、转矩等多个因素，确定模型泵尺寸：叶轮直径为200 mm，叶轮宽度为 25 mm；由于有机玻璃的强度不高，泥泵的设计转速为 1 000 r/min。

设计的模型泥泵主要是为了满足 P1V非接触测量要求，没有刻意追求水力性能。但作为固液两相流体研究的载体，希望所设计的泥泵具有 良好的水力性能2 ]。为考察该泵的水力性能，在不同转速下进行多次试验，得到了不同转速下泥泵的 H -Q及 7-Q性能曲线，如图 3所示。由图 3可以看出，泵的特性曲线光滑，变化趋势正确，在设计转速下效率约为 6O 。

· 73 ·型泵的设计及 PIV叶轮 / 前盖板轮 ～ 图 2 模型泵叶轮结构-、 - ～ - 、 - 0o0 r/rain- - . 、 。

- - ～ l 850 r/rain-厂 、 、-～ 700 r/rain550 r/rain0 5 10 15 20 25 30Q/m。·h-(a)模型泵不同转速的扬程曲线Q/m ·h-(b)模型泵不同转速的效率曲线图 3 模型泵不同转速的特性曲线2 PIV拍摄结果分析试验时 ，扇形激光穿过蜗壳射人泵 内，相机垂直于片光从蜗壳的正面进行拍摄，这样可以拍摄到叶轮及蜗壳全域的瞬态流常采用空心玻璃球作为示踪粒子，将泵的背面和连接螺纹孔涂成黑色以提高图像的信噪比，实验发现除了泵轴末端和叶片末端等少数地方存在反光外，整个泥泵内部画面清晰，几乎没有拍摄死角。在电机的轴端安装同步编码器，采用外同步的锁相技术，测量转速分别为500 r/min和 1 000 r/min 2种情况下的清水流常实验采用粒子图像序列采集方法，对每-次采集的 15组瞬时流场数据进行平均，获得各转速下的流常这里仅选取叶轮中的-个流道进行数据处理和分析，如图4所示。同时将测量所得 的绝对速度数据导入TECPLOT软件，得到水质点的绝对速度矢量。叶轮流道内与坐标轴平行的网格上的绝对速度分布如图 5所示。

· 74 ·图4 流场的后处理区域Xillrll图 5 ”1 000 r/min时绝对速度矢量根据绝对速度、相对速度以及牵连速度的矢量三角形关系，编程计算得到叶轮流道内相对速度矢量。绘制了半径 r分别为 60 mm，70 mm，80 mm，90 mm，100 mm 5个不同半径圆弧段上质点的相对速度 ，如图 6所示。

图 6 -不 l司转速 F相对速度矢量根据图 5、图6可以看到：①泵内流体的绝对速度趋向于叶轮的旋转方向，越靠近叶片的出口处，绝对速度越大；相对速度基本沿叶片间的流道方向，出口处近似沿叶片的切线方向甩出G43；②整个流道内，叶片吸力面附近的相对流速普遍高于同-半径上压力面附近的相对流速，从吸力面到压力面呈下降趋势，最高相对流速出现在吸力面的出口处，整个流道内流动呈非对称性。

图 7为不 同转速下 叶片吸力面和压力面附近相对流速随半径的的变化情况，由此可以看出，随着半径的增大，吸力面和压力面的相对速度大轩有增大趋势，转速越高，增加越明显。

《机械与 电子 )2013(5)基于物联网技术的宿舍袄系统设计宋耀华，王梅霞(九江科技 中专计算机 系，江西 九江 332007)Design of Dormitory Security System Based on 10T TechnologySoNG Yao-hua。WANG Mei-xia(School of Electrical Engineering，Jiujiang Vocation and Technical Colege，Jiujiang 332007，China)摘要：针对当前大学校园防火防盗存在的主要问题 ，提 出了-种基 于物联 网技术的宿舍袄 系统。

系统采用烟雾传感器、红外传感器和热释 电传 感器作为检 测元 件 ，以 32位 ARM920T 的微 控 制 器$3C2440作为主节点的处理器，STM32作为从 节点的处理器，利用 ZigBee组 网完成了宿舍袄 系统的设计 。

关键词：物联 网；$3C2440；CC2430；袄系统中图分类号：TP393文献标识码 ：A文章编号 ：1001-2257(2013)05-0075-O3Abstract：According to the present problem ofdormitory fireproof and theftproof in universitycampus，a design of dormitory security system收稿 日期 ：2012-12-03based on IOT technology is introduced.Some sen-sots are used to feel information。such as photoe-lectric smoke sensor，infrared sensor and pyroelec-tric sensor.The 32-bit ARM 920T CPU S3C2440produced by Samsung is taken as a processor of thehost machine，and STM 32 as the processor of theslave machine，building W ireless Networks by Zig-Bee Technology。

Key words：IOT (the internet of things)；$3C2440；CC2430；security system0 引言随着工信部《物联网十二五”发展规划》的正式出台，无疑物联网技术已经是 目前国内外各个领域：白图 7 不同转速下吸力面、压力面相对速度3 结束语模型泵的清水 PIV实验表明 ，全透明有机玻璃模型泵结构合理，能够满足 PIV全域测量要求。初步获得的泵内流体的绝对速度和相对速度矢量，以及叶片吸力面和压力面附近流体的相对速度分布，符合离心泵叶轮内流场的-般规律，为下-步实施水力输砂固液两相流研究奠定了基矗《机械与电子2013(5)研究的热点 广眨应用于袄、电力、交通 、物流