侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法

侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法
【专利摘要】本发明提供侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方法，用于无需模拟机、实机的运转而在短时间内对流体机械等构造物的遍布大范围的侵蚀量进行预测。由流体机械表面的空穴引起的侵蚀的预测方法，根据由所述流体机械形成的流路上的使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算在所述流体机械表面的各部位的侵蚀强度分布，并基于所述侵蚀强度分布，决定用于假想具有多孔质的表面性状的侵蚀面的代表球的半径分布、中心位置分布以及代表球的形状变形次数，将作为预测的对象的流体机械表面决定为近似侵蚀面，并基于所述代表球的半径分布、中心位置以及代表球的形状变形次数，计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
【专利说明】侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性 数据库及其构建方法

【技术领域】
[0001] 本发明是侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构 建方法，特别是涉及用于在短时间内对流体中的流体机械、管道、其他构造物中产生的气蚀 进行预测的侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统、用于该预测的侵蚀特性数据库及其构建方 法。

【背景技术】
[0002] 流体中的流体机械、管道、其他构造物的表面，因气蚀、腐蚀、固体粒子的碰撞等各 种现象而损伤。由此，无法维持希望的流体性能，或者作为构造物的强度降低。针对这种现 象，确立通过预测来对损伤的发展进行预测的技术是很大的课题。其中，在本申请中，特别 着眼于气蚀的预测。
[0003] 气蚀是指在流体机械等的流路的低压部产生空穴，并且当其在下游消失时产生冲 击压，从而浸蚀流体机械等的表面的现象。由于气蚀的发展如上述那样，引起流体机械等构 造物的强度降低、流体机械的效率降低，因此对气蚀进行预测是极其重要的。关于气蚀，提 出了一部分基于CFD(计算流体力学Computational Fluid Dynamics)法的、无变形的阶段 中的表面侵蚀危险度的预测、材料表面的比较微小规模的损伤的理论模型的构建。在图10 中示出实际发生了侵蚀的泵壳的照片，图10 (A)表示泵壳的整体，图10 (B)是图10 (A)中用 箭头表示的侵蚀显著发展的部位。
[0004] 作为公开空穴的侵蚀量的预测方法的相关技术，提出了使用软质金属的技术（参 照专利文献1)。
[0005] 该预测方法如下：
[0006] 1)预测模型流体机械或者实机流体机械中气蚀的发生位置，
[0007] 2)由软质金属构成发生位置，
[0008] 3)使流体机械运转而使软质金属的表面产生侵蚀，
[0009] 4)由计量单元计量侵蚀的变形量，
[0010] 5)基于变形量来计算该变形量的时间变化亦即变形速度，
[0011] 6)使用变形速度与空穴强度的关系的数据库来计算空穴强度，
[0012] 7)基于该空穴强度，预测空穴的侵蚀量。
[0013] 另外，也提出有将振动、噪声等作为侵蚀量、侵蚀危险度的指标的技术（参照专利 文献2)。
[0014] 专利文献1 :日本特开2007-327455号
[0015] 专利文献2 :日本特开平11-37979号
[0016] 然而，在上述相关技术所涉及的发明中，存在以下那样各种各样的问题。存在以下 方面等：1)需要实际制作泵，2)若将涂料的剥离作为指标，则在每次改变运转条件时，需要 重新进行实验，3)在粘贴软质金属的情况下，双面胶等的粘贴方法有可能产生影响，4)在 发生了气蚀的情况下，虽然泵的性能发生变化，但未考虑其影响。


【发明内容】

[0017] 本发明是鉴于上述各种问题而提出的，目的在于，提供一种用于无需模拟机、实机 的运转而在短时间内对流体机械等构造物的遍布大范围的侵蚀量进行预测的侵蚀特性数 据库及其构建方法、使用该数据库的侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统。
[0018] 鉴于上述目的，在本申请发明中，提供一种预测由空穴产生的流体机械的侵蚀的 侵蚀预测方法，该侵蚀预测方法采用如下构成，即：根据对由所述流体机械形成的流路使用 空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基于 所述侵蚀强度分布，将流体机械的侵蚀后的表面计算为近似侵蚀面，对包含计算出的近似 侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，再次计算所述流体机械的各部位的侵蚀强度分布，基 于所述再次计算出的侵蚀强度分布，而再次计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
[0019] 另外，所述近似侵蚀面的计算采用如下构成，即，基于所述侵蚀强度分布，来决定 用于假想特别是在金属材料中具有可被显著观察到的多孔质的表面性状的侵蚀面，将表面 近似作为多个球面的集合体，并以该球面为代表的球（以下，称为代表球）的半径分布、中 心位置分布以及代表球的形状变形次数，并且基于决定出的与所述代表球相关的信息，计 算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
[0020] 另外，采用如下构成，即：基于所述侵蚀强度分布，进一步计算所述流体机械表面 所产生的侵蚀深度分布，并且也利用该侵蚀深度分布来计算所述球面的近似侵蚀面的变形 后的形状。
[0021] 采用如下构成，即：在计算所述侵蚀强度分布前，根据使用空穴CFD法所得到的 空穴流动场特性，计算对于无侵蚀的所述流体机械的初始形状的各部位的侵蚀强度分布， 基于所述侵蚀强度分布，来改变用于假想侵蚀初期的潜伏期的微小变形作用的、所述流体 机械表面的各部位的表面粗糙度，再次利用空穴CFD法来计算对于初始形状的侵蚀强度分 布，基于计算出的所述侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。
[0022] 另外，采用如下构成，S卩：在计算所述侵蚀强度分布前，测量通过实际的运转已经 产生侵蚀的所述流体机械的形状，基于其测量结果，对包含已经产生的侵蚀面在内的流路 使用空穴CFD法，计算对于所述流体机械的包含侵蚀的形状的侵蚀强度分布，基于计算出 的侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。
[0023] 另外，本发明提供一种侵蚀预测系统，用于执行上述侵蚀预测方法，采用如下构 成，即：具备：具备：具有存储单元以及CPU的计算机、向计算机输入信息的输入单元、以及 显示由计算机计算出的结果的显示单元，在所述存储单元中存储有用于执行所述侵蚀预测 方法的侵蚀预测程序，所述CPU从所述存储单元读出侵蚀预测程序，并基于由输入单元输 入的流体机械的形状数据和材料信息，计算侵蚀后的流体机械的预测形状，并将与该预测 形状相关的信息显示于所述显示单元。
[0024] 另外，采用如下构成，S卩：所述CPU计算流体机械伴随时间的经过的形状变化，并 以动画的方式将该形状变化显示于所述显示单元。
[0025] 另外，本发明提供一种侵蚀特性数据库，是流体机械所使用的材料的侵蚀特性的 数据库，采用如下构成，即：包含材料名、材料特性以及与规定的侵蚀强度相对的侵蚀特性 的信息，所述侵蚀特性包含侵蚀体积、侵蚀深度、侵蚀深度分布、侵蚀面的表面性状，所述表 面性状是流体机械的表面粗糙度或者表面形状图案。
[0026] 另外，采用如下构成，S卩：与所述侵蚀特性相关的信息是伴随时间的经过的不同时 刻的至少两组信息。
[0027] 另外，采用如下构成，即：在实施所述空穴CFD时，利用技术方案8或9的侵蚀特性 数据库的信息。
[0028] 并且，采用如下构成，S卩：在所述存储单元中存储有技术方案8或9的侵蚀特性数 据库的信息，并且在侵蚀预测中利用该数据库的信息。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图1是表示实测侵蚀深度分布与计算侵蚀强度分布的关系的图。
[0030] 图2是表示侵蚀特性数据库的一个例子的表。
[0031] 图3是表示构建侵蚀特性数据库的顺序的图。
[0032] 图4是侵蚀预测过程的流程图。
[0033] 图5是说明使用代表球的近似侵蚀面的变化的图，图5(A)表示初始形状，图 5(B)?（G)分别表示试行次数1000、2000、3000、4000、5000、6000次的近似侵蚀面，图5〇1) 表示图5 (G)的H-H线的剖视图。
[0034] 图6是表示利用半径相同的代表球，将包含使正弦曲线旋转而制成的初始凹陷在 内的立方体实心模型的上表面整体挖除6000次后的状况的图，图6(A)是整体立体图，图 6(B)是图6(A)的B-B线的剖视图。
[0035] 图7是说明在立方体实心模型上制作用正弦曲线表现的具有多个槽的初始凹陷、 并使用代表球的近似侵蚀面的变化的图，图7(A)表示初始形状，图7(B)?图7(G)分别表 示试行次数1000、2000、3000、4000、5000、6000次的近似侵蚀面，图7(H)是改变图7(G)的 视点后的立体图。
[0036] 图8是表示用相同半径的球，将立方体实心模型上表面挖除10000次后的状况的、 在中央截面切断的剖视图，图8(A)表示初始形状，图8(B)?图8(G)分别表示试行次数 1000、2000、3000、8000、9000、10000 次的近似侵蚀面。
[0037] 图9是表示通过流体侧与材料侧的联合解析而求出由砂粒造成的流体机械（涡轮 翼面）的表面的损伤的结果的图，图9 (A)是前缘附近，图9 (B)是正压面，图9 (C)是负压面。
[0038] 图10是表示发生了侵蚀的流体机械的照片，图9(A)表示泵壳的整体，图9(B)是 表示图9(A)的箭头附近的表面的放大照片。

【具体实施方式】
[0039] 在本申请发明中，将用CFD法对由空穴引起的侵蚀进行解析作为特征之一。因此， 首先分别概述空穴、侵蚀、CFD法。
[0040] 空穴是指在液体的流动中压力变得比饱和蒸气压低时，液体以存在于液体中的非 常微小的气泡核为核而沸腾、或因溶解气体的游离而产生大量小气泡的现象。成为本申请 所瞩目的侵蚀、或泵供水系统的振动、噪声、扬程降低、发生于船舶的螺旋推进器的情况下 使推进力降低等问题的原因。
[0041] 接下来，侵蚀是指在由上述空穴产生的气泡破裂时，导致损伤构造物的表面的现 象。在气泡破裂时，产生数百MPa以上的冲击力、微射流。因此若气泡在构造物的表面附近 破裂，则因其冲击力、微射流会使构造物的壁面变形，或使构造物的材料从表面缺损。若侵 蚀进一步发展，则会在构造物开孔，或使构造物的一部分脱落。这样，侵蚀对流体机械来说 是重大问题。
[0042] 此外，CFD法是指数值流体力学（Computational Fluid Dynamics)，是通过由计 算机解出与流体的运动相关的方程式，并观察流动的数值解析、预测手法。作为顺序按照如 下的步骤进行计算：1)模型数据制作，2)生成网格，3)解析。具体而言，在模型数据制作步 骤中，制作将对象物体的形状再现的3D或者2D模型。大多在设计上使用CAD，并应用其数 据。对于网格生成步骤，为了在数值流体力学中离散地处理空间，需要将物体形状以及周围 的空间离散化，一般用网格（也称为格网或者网孔）来表现。在生成网格时，存在使用四面 体的非构造网格法、使用立方体的正交网格法等各种手法。在解析步骤中，使用计算机求出 每个网格的流动方程式的近似解。作为计算的结果，求出各个网格的压力、流速、密度等。 [0043] 接下来，对本申请发明的一个实施方式的侵蚀特性数据库及其构建方法、使用该 数据库的侵蚀预测方法以及侵蚀预测系统进行说明。
[0044] 侵蚀特性数据库的构建
[0045] 在侵蚀预测之前，需要构建各种材料的侵蚀特性数据库。这是因为，即使空穴的强 度相同，侵蚀特性也因构造物的材料的不同而不同。
[0046] 为了调查材料与侵蚀特性的关系，使磁致伸缩式试验、射流式试验标准化。磁致伸 缩式试验是将试件沉入流体中，对该试件本身施加超声波振动,使试件的表面产生空穴的 手法。在经过规定的运转时间后，计量试件的变化，并调查材料的侵蚀特性。另外，也存在 不使试件本身振动，而利用与试件对置地设置的超声波振动器，使试件上产生气泡，并利用 该气泡对试件产生侵蚀的情况。
[0047] 另外，也存在利用空穴射流进行的试验。这是向水中喷射高速的水射流，并利用在 射流的周围产生的空穴来进行试验的方法。能够实现考虑了流体的流速、静压、空穴系数的 试验。此外，也存在使用文丘里管的试验方法。这是使流体在文丘里管的内部高速地流动 而产生空穴，并在该空穴产生区域设置试件来进行的试验。与利用射流进行的试验同样，能 够实现考虑了空穴系数、流速、静压等的试验。此外，能够采用如下的试验方法：在设置于流 路的水翼的翼面上设置试件，并利用在水翼上产生的空穴而使试件产生侵蚀的试验方法； 或者制作与实机类似的泵、水轮机、螺旋桨，并在它们的表面设置试件或使泵、水轮机、螺旋 桨的表面本身侵蚀的试验方法。
[0048] 通过上述那样的试验，使试件的表面发生侵蚀，并精密地计量空穴强度和试件的 时间变化，从而构建数据库。具体而言，使用上述那样的各种标准侵蚀发生装置，对每个重 要的材料取得基于空穴CFD得到的空穴强度与侵蚀的相关数据。作为侵蚀特性的数据，不 仅取得每个重要的材料的侵蚀体积、平均侵蚀深度，也取得侵蚀深度分布以及侵蚀面的表 面性状（表面粗糙度、表面形状图案），还取得它们的经过时间的数据（多次中断侵蚀试验， 分别在中断时取得侵蚀形状）。在形状的计量中可以使用3D激光扫描仪、印模材料。关于 空穴CFD，是根据表面侵蚀的发展，多次实施考虑了由侵蚀引起的形状变化的解析（与取得 上述侵蚀数据时对应）。假定上述多次实施的侵蚀面形状数据的变化（差量）与每次计算 所得到的气蚀强度相互对应，并构建数据库。试验方法虽然也能够实施上述任一方法，但 是若考虑实施现有的空穴CFD的容易程度，则优选应用文丘里管、水翼、以及类似于实机的 泵、水轮机、螺旋桨。
[0049] 将上述数据库整理为由计算得到的气蚀强度分布、侵蚀发展速度分布、以及表面 性状的变化分布。具体而言，在每个材料中，使基于空穴CFD得到的侵蚀强度与侵蚀发展速 度（取大致相对于侵蚀面垂直的方向的速度）近似函数化。另外，关于表面性状，形成三维 数据的数据库。另外，众所周知，在潜伏期内虽然不发生体积减少，但是会有被称为凹坑的 微小的凹陷增加的现象。对于该凹坑的数量密度、形状也优选数据库化。另外，作为其结果， 作于表面粗糙度的变化也优选数据库化。
[0050] 图1是水翼的例子，是表示实测出的侵蚀面形状与计算出的侵蚀强度分布的关系 的图。分别是时刻T 1?T4的各部位的侵蚀面形状、和T1?T4时刻的还考虑了侵蚀产生的 变形的水翼形状的由CFD计算出的侵蚀强度分布的曲线图。侵蚀面形状考虑为表面的局部 平均的侵蚀深度分布与局部的性状（多孔质表面的三维粗糙度分布）的组合，将侵蚀深度 分布的局部的差量除以经过时间后得到的量，定义为侵蚀发展速度。使其与各时刻的侵蚀 强度分布建立关联。作为差量的方法，任意选择单侧差量、中心差量等计算方法。关于建立 关联，虽是任意的，但是用多项式进行近似、通过最小二乘法等来确定系数比较简便。作为 一个例子，对简单的单侧差量的例子进行说明。将从时刻T 1到T2之间的侵蚀的发展看作与 时刻T1的针对时刻的形状计算出的侵蚀强度分布对应，从T 2时刻的侵蚀深度分布减去T1时 刻的侵蚀深度分布，将它们的差量的侵蚀深度分布除以△ T21 = T2-T1。若该侵蚀速度分布与 侵蚀强度分布形状为曲线而很一致，则例如能够假定为一次函数，并能够求出其比例系数。 同样，将从时刻T 2到T3之间的侵蚀的发展看作与时刻T2的针对时刻的形状计算出的侵蚀 强度分布对应，从T 3时刻的侵蚀深度分布减去T2时刻的侵蚀深度分布，将它们的差量的侵 蚀深度分布除以Λ T32 = T3-T2。使其与相对于T2时刻的形状的侵蚀强度分布建立关联。进 而，将从时刻T 3到T4之间的侵蚀的发展看作与时刻T3的针对时刻的形状计算出的侵蚀强 度分布对应，以下，反复进行任意步骤数的关联。利用上述多次的关联，能够高精度地求出 将侵蚀强度分布作为输入而求出侵蚀速度的近似函数。另外，与其相配合地，使计算出的侵 蚀强度、侵蚀深度分布、流体条件、以及材料条件等与侵蚀面局部的性状关系数据库化。由 此，能够通过计算对发展的侵蚀面预测侵蚀深度的变化和表面性状的变化。
[0051] 在图2中示出各种材料的侵蚀特性数据库的一个例子。另外，在构建数据库时，无 需对能够利用的全部材料进行试验。这是因为，能够基于材料的特性（例如，拉伸强度、硬 度等），根据试验过的材料的数据，以某种程度的精度，对拉伸强度、硬度的值相近的材料推 测侵蚀特性。另外，也能够从基于磁致伸缩式试验装置、射流式试验装置得到的现有的侵蚀 数据、与基于它的各材料之间的耐气蚀性的相对比较来进行推定。
[0052] 图3是用于对构建侵蚀特性数据库的阶段进行说明的示意图。在此，对使用实际 的水翼的标准空穴发生装置所执行的某种材料的侵蚀试验进行了记载。首先，使用三维 (3D)CAD数据、实测数据等取得试验对象物的初始形状。另外，预先通过实测对表面性状进 行计量。
[0053] 接下来，利用空穴发生装置来实际产生空穴，并将试验对象物配置在空穴产生区 域。由此，开始用于数据库构建的试验。此时，表面粗糙度对侵蚀特性产生影响。因此，考 虑预先实地测量出的表面粗糙度来实施CFD。由此，计算从试验开始到潜伏期结束（T = T1 经过时间）的侵蚀强度分布。
[0054] 在潜伏期结束时刻暂时停止试验，并测量试验对象物的表面形状。作为计量的内 容，有凹坑数、凹坑形状、表面粗糙度分布等。然后，考虑所得到的表面形状，实施CFD。由 此，计算从潜伏期结束移至侵蚀期时的侵蚀强度分布。此时，对于侵蚀强度分布而言，由于 还考虑了表面形状，所以能够计算更接近实际的侵蚀现象的侵蚀强度分布。
[0055] 之后，再次将试验对象物设置于空穴发生装置，使其产生空穴。在过了潜伏期后， 在试验对象物的表面产生侵蚀。然后，在从试验开始到T = T2经过时刻停止试验。然后，实 测侵蚀面的3D形状（侵蚀深度分布、表面性状）。然后，考虑所得到的表面形状，实施CFD。 此时，对于侵蚀强度分布而言，由于也考虑了因侵蚀而变形的试验对象物的形状，所以能够 计算更接近实际的侵蚀现象的侵蚀强度分布。
[0056] 进而，再次将试验对象物设置于空穴发生装置，使其产生空穴。然后，在从试验开 始到T = T3经过时刻停止试验，并实测侵蚀面的3D形状（侵蚀深度分布、表面性状）。然 后，考虑所得到的表面形状实施CFD。
[0057] 根据需要而反复多次进行以上实测与CFD的步骤，从而使侵蚀的发展与由计算得 到的侵蚀强度分布的对应关系变得清楚，由此能够构建数据库。
[0058] 以上，本实施方式的侵蚀特性数据库，由于考虑了由侵蚀引起的构造物的变形而 实施空穴CFD，所以能够构建接近实际的侵蚀的侵蚀特性的数据库。
[0059] 另外，上述侵蚀特性数据库是用于实施以下说明的侵蚀预测方法的数据库的一个 例子，而未必是必须的。即，只要能够规定材料与侵蚀的关系，即使是其他数据库，也能够在 以下的侵蚀预测方法的实施中加以利用。
[0060] 接下来，使用上述侵蚀特性数据库，按顺序对实际侵蚀预测的方法进行说明。在图 4中示出侵蚀预测的概略流程图。在该图中，示出流体机械为新产品的情况（案例1)、和已 经被使用而发生了侵蚀的情况（案例2)这两方。
[0061] 计算气蚀强度分布
[0062] 取得初始形状数据
[0063] 首先，为了实施空穴CFD，需要取得作为预测对象的流体机械的初始形状数据。在 存在CAD数据的情况下，流体机械的初始形状能够直接使用该CAD数据。另一方面，在不存 在CAD数据的情况下，计量并取得预测对象的实际的流体机械的形状。作为计量实际的形 状的具体的手法的一个例子，有根据使用激光的表面的计量来重建三维数据的手法。这种 手法对作为预测对象的流体机械的表面照射激光，并用照相机来拍摄反射出的激光，从而 将其转换为三维形状数据。
[0064] 生成网格
[0065] 接下来，为了实施CFD，针对形成于流体机械等的内部的流路形成网格。网格的生 成是根据流体机械的形状数据来计算流路的形状，然后，根据计算出的流路的形状，将各部 分定义为网格的集合。在生成网格时，通过使流体机械的表面附近的网格尺寸较小，使除此 之外的区域的网格尺寸较大，从而既能够实现计算精度的提高或者维持，又能够缩短计算 所需的时间。
[0066] 决定材质
[0067] 接下来，决定构成流体机械的材质。这是因为侵蚀特性因材料的不同而不同。
[0068] 决定运转条件
[0069] 接下来，决定用于预测侵蚀的运转条件。这是因为，流体机械中产生的侵蚀的速 度、量，因运转条件而受到影响。这里，例如，决定运转时间、运转速度（例如，若为旋转体则 是转速）、流动的流体的特性（例如，流速、压力、温度、比重、粘性等）。
[0070] 计算空穴强度分布
[0071] 对于各网格，基于运转条件，进行由CFD对初始形状实施的数值解析，并计算各部 分的空穴强度分布。虽然由很多研究者提出了空穴的强度分布，但可以使用其中任一个计 算法。在数据库制作阶段，可以选择与实验结果的相关性高的计算法。作为一个例子，以下 示出文献A(能见，井小萩，伊贺，"运用数值解析的气蚀预测技术的开发"，第59次涡轮机械 协会演讲论文集，（2008)，pp49-54)的例子。若以p表不局部压力、以α表不局部气泡量 (气泡的体积率亦即空隙率）、以D P/Dt表示局部的压力上升的大小，以-D a /Dt表示局部 的气泡破裂的大小，则流体中的局部的侵蚀强度Ca如下。
[0072] 【公式1】

【权利要求】
1. 一种侵蚀预测方法，是预测流体机械因空穴产生的侵蚀的方法，所述侵蚀预测方法 的特征在于， 根据对由所述流体机械形成的流路使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算所 述流体机械的各部位的侵蚀强度分布， 基于所述侵蚀强度分布，将流体机械的侵蚀后的表面计算为近似侵蚀面， 对包含计算出的近似侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，再次计算所述流体机械的各 部位的侵蚀强度分布， 基于所述再次计算出的侵蚀强度分布，而再次计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
2. 根据权利要求1所述的侵蚀预测方法，其特征在于， 在所述近似侵蚀面的计算中， 基于所述侵蚀强度分布，来决定用于假想具有多孔质的表面性状的侵蚀面的代表球的 半径分布、中心位置分布以及代表球的形状变形次数， 基于所决定的与所述代表球相关的信息，计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
3. 根据权利要求1或2所述的侵蚀预测方法，其特征在于， 基于所述侵蚀强度分布，进一步计算所述流体机械表面所产生的侵蚀深度分布，并且 也利用该侵蚀深度分布来计算所述近似侵蚀面的变形后的形状。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的侵蚀预测方法，其特征在于， 在计算所述侵蚀强度分布前， 根据使用空穴CFD法所得到的空穴流动场特性，计算对于无侵蚀的所述流体机械的初 始形状的各部位的侵蚀强度分布， 基于所述侵蚀强度分布，来改变用于假想侵蚀初期的潜伏期的微小变形作用的、所述 流体机械表面的各部位的表面粗糙度， 再次利用空穴CFD法来计算对于初始形状的侵蚀强度分布， 基于计算出的所述侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。
5. 根据权利要求1?3中任一项所述的侵蚀预测方法，其特征在于， 在计算所述侵蚀强度分布前， 测量通过实际的运转已经产生侵蚀的所述流体机械的形状， 基于其测量结果，对包含已经产生的侵蚀面在内的流路使用空穴CFD法，计算对于所 述流体机械的包含侵蚀的形状的侵蚀强度分布， 基于计算出的侵蚀强度分布来进行侵蚀预测。
6. -种侵蚀预测系统，用于执行权利要求1?5中任一项所述的侵蚀预测方法，所述侵 蚀预测系统的特征在于， 具备：具有存储单元以及CPU的计算机、向计算机输入信息的输入单元、以及显示由计 算机计算出的结果的显示单元， 在所述存储单元中存储有用于执行所述侵蚀预测方法的侵蚀预测程序， 所述CPU从所述存储单元读出侵蚀预测程序，并基于由输入单元输入的流体机械的形 状数据和材料信息，计算侵蚀后的流体机械的预测形状，并将与该预测形状相关的信息显 示于所述显示单元。
7. 根据权利要求6所述的侵蚀预测系统，其特征在于， 所述CPU计算流体机械伴随时间的经过的形状变化，并以动画的方式将该形状变化显 示于所述显示单元。
8. -种侵蚀特性数据库，是流体机械所使用的材料的侵蚀特性的数据库，所述侵蚀特 性数据库的特征在于， 包含材料名、材料特性以及与规定的侵蚀强度相对的侵蚀特性的信息， 所述侵蚀特性包含侵蚀体积、侵蚀深度、侵蚀深度分布、侵蚀面的表面性状， 所述表面性状是流体机械的表面粗糙度或者表面形状图案。
9. 根据权利要求8所述的侵蚀特性数据库，其特征在于， 与所述侵蚀特性相关的信息是伴随时间的经过的不同时刻的至少两组信息。
10. 根据权利要求1?5中任一项所述的侵蚀预测方法，其特征在于， 在实施所述空穴CFD时，利用权利要求8或9的侵蚀特性数据库的信息。
11. 根据权利要求6或7所述的侵蚀预测系统，其特征在于， 在所述存储单元中存储有权利要求8或9的侵蚀特性数据库的信息，并且在侵蚀预测 中利用该数据库的信息。
12. -种侵蚀预测程序，其特征在于， 所述侵蚀预测程序用于实施权利要求1?5以及10中任一项所述的侵蚀预测方法，并 能够在计算机中执行。
【文档编号】F04D29/66GK104334890SQ201380028618
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】能见基彦, 八锹浩, 早房敬祐, 中本浩章 申请人:株式会社荏原制作所