一种水力机械过流部件的泥沙磨损可视化实验方法与流程

本发明涉及水力机械过流部件泥沙磨损领域，具体地涉及一种水力机械过流部件的泥沙磨损可视化实验方法。

背景技术：

在以黄河为代表的含沙河流中，由于泥沙的存在，水力机械过流部件的磨损显著。目前国内外研究水力机械过流部件磨损主要采用实验方法和数值计算方法来预测磨损规律。第一种是在过流部件表面喷涂油膜涂层的方法；第二种是采用数值计算方法，预测磨损规律。第一种方法可以得到过流部件表面的磨损位置，但是得不到磨损程度分布规律和磨损过程；第二种方法建立在理想条件下，和实际运行条件不同，故不能反映出真实的磨损规律。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有方法的不足，提供一种直观、简单易行，能够同时体现真实的水力机械过流部件的泥沙磨损可视化实验方法。能动态反映过流部件泥沙磨损位置和磨损强度分布的可视化实验方法，特别地，本可视化实验方法可在一定情况下和相应的数值模拟结果作非常直观的对比，用于验证数值模拟的准确性。

为达到上述发明目的，本发明所设计的水力机械过流部件的泥沙磨损实验方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1在过流部件上分层喷涂多层彩色油漆，层与层之间的颜色均不相同；

S2待过流部件喷涂油漆的工作完成后，进行泥沙磨损实验；

S3通过观测过流部件油漆颜色确定不同区域的磨损强度。

进一步地，数值模拟过流部件磨损图，并用本发明的试验方法验证，所述数值模拟得到的过流部件磨损图采用与所述彩色油漆相应的色带进行显示。数值模拟得到的过流部件磨损图采用相应的色带进行显示，即可以直观清晰地和泥沙磨损实验中得到的过流部件磨损图像进行比对，从而该方法可以用于验证数值模拟的准确性，为数值模拟工作者提供了很大的便利。

进一步地，所述过流部件在喷涂彩色油漆前先喷涂一层防锈底漆。其作用有两点：一是防止水泵叶片表面由于长时间放置发生锈蚀，造成油漆大片脱落；二是使五层彩色油漆能够良好地附着在过流部件表面。为保证防锈底漆与过流部件间的良好附着，选择防锈底漆种类为环氧树脂底漆。

进一步地，所述彩色油漆的厚度为30μm左右。过厚则油漆易自行大块脱落，过薄则油漆太易被磨损殆尽，难以看到色彩层次分明的现象。

进一步地，所述彩色油漆颜色根据数值模拟常用的色带进行选择。便于结束实验后和数值模拟结果直观地比对。

进一步地，所述彩色油漆为环氧树脂面漆。

进一步地，所述步骤S3中采用每4小时停机一次，通过收集磨损图片确定磨损区域和磨损强度随时间变化的规律。

进一步地，所述彩色油漆的层数为5层。油漆层数太少对磨损程度将没有明显的区分度，油漆层数过多则容易引起油漆的大面积整体脱落，本设计中的5层油漆，可有效的防止上述两个问题的发生。

本发明的优点在于：考虑到简单、直观及低成本问题，针对现有涂层方法的不足，采用多层、不同颜色的油漆作为磨损涂层，既可以动态地观察到磨损位置的分布与发展，还可以直观地得到各位置的相对磨损强度，同时，数值模拟得到的磨损强度图能够很直观地和实验磨损强度图进行对比，用于验证数值模拟的准确性。

附图说明

图1为过流部件磨损实验图与数值模拟得出的磨损图对比。

具体实施方式

为了更好地理解上述方案，下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但本发明的实施方式和实施对象不限于此。

在本实施例中，以离心泵叶轮作为实验过流部件，所述方法包括：

步骤1：清理叶轮待喷涂表面杂质。

步骤2：喷涂防锈底漆，防锈底漆作用有二，一是可防止水泵叶片表面由于长时间放置发生锈蚀，造成油漆大片脱落；二是防锈底漆可保证五层彩色油漆与水泵叶片表面的良好附着。防锈底漆种类选择环氧树脂底漆。油漆喷涂工作，采用人工喷涂的方式，使用藤原w-71喷枪进行喷涂。

步骤3：喷涂5层彩色油漆，本发明中5层彩色油漆由内向外的颜色分别为红色、黄色、绿色、浅蓝色、深蓝色，和数值模拟中常用的Small Rainbow色带颜色相对应。喷涂油漆时，每层油漆漆膜厚度控制在30μm，漆膜厚度可用涂层测厚仪测量，从而进行控制。5层彩色油漆种类选择环氧树脂面漆。

步骤4：油漆喷涂完成后，将实验叶轮安装在离心泵体内进行泥沙磨损实验。由于泵壳非透明，实验过程中无法直接看到叶轮表面磨损区域和磨损强度分布的动态变化，本实验采取每4小时停一次机，停机后打开泵壳观测油漆磨损情况并拍照留存的方法，将每4小时的磨损图片收集排序，可以得到十分清晰的磨损区域与磨损强度分布的时变规律。同时，对同一时刻各区域的磨损强度进行对比，还可以得到过流部件的重点磨损位置，这是现有技术不能得出的。

步骤5：将数值模拟得到的磨损图与实验磨损图进行对比，如图1所示，可以看出方框内数值模拟得到的重点磨损区域和实验磨损图中的磨损区域基本一致，磨损强度的分布规律基本正确，因此，该数值模拟较好地反映了过流部件真实的磨损情况。

本发明针对现有技术的不足，采用多层、不同颜色的油漆作为磨损涂层，既可以动态地观察到磨损位置的分布与发展，还可以直观地得到各位置的相对磨损强度，同时，数值模拟得到的磨损强度图能够很直观地和实验磨损强度图进行对比，用于验证数值模拟的准确性。