(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111321188.6 (22)申请日 2021.11.09 (71)申请人 中国农业大 学 地址 100193 北京市海淀区 圆明园西路2号 (72)发明人 王福军　何庆儒　王超越　王本宏　 陈文昊　安东森　王昊　何春汛　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 代理人 张文宝 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的 壁面磨蚀率确定方法 (57)摘要 本发明涉及工程计算水动力学领域的一种 旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀 率确定方法。 主要包括： 考虑旋转水沙带来的壁 面冲击效应的影响， 引入壁面冲击强度系数、 壁 面冲击惯性系数、 壁面冲击迎角系数； 考虑特定 水泵过流部件母 材下的壁面损失效应， 引入专用 壁面损失系数； 结合旋转水沙两相流数据得到一 种专门适用于旋转水沙条件下水泵常用母材的 壁面磨蚀率经验公式。 本发明适用于水泵过流部 件常用母材的磨蚀程度评价， 具有操作简单、 计 算准确等优点， 能避免现有 方法对水泵过流部件 常用母材磨蚀预测偏差大、 精度低的问题， 为旋 转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率 的工程计算 提供了新思路。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114036752 A 2022.02.11 CN 114036752 A 1.一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： 步骤一， 引入旋转水沙条件下 水泵母材的专用壁 面损失系数Stx； 步骤二， 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击强度系数Us； 步骤三， 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击惯性系数fs； 步骤四、 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击迎角系数H( μ )； μ为冲击 迎角； 步骤五、 根据所述的专用壁面损失系数Stx、 壁面冲击强度系数Us、 壁面冲击惯性系数fs 和壁面冲击迎角系数H( μ )， 结合旋转水沙两相流数据获取旋转水沙条件下水泵母 材的壁面 磨蚀率Es。 所述专用壁面损失系数Stx中， x对应于工程中水泵的特定母材A 型、 B型、 C型； 且给定StA ＝1.02×10‑12、 StB＝8.5×10‑13、 StC＝7.43×10‑13。 2.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述水泵的特定母材A型为1Cr18N i9Ti、 B型为0 Cr13Ni5Mo、 C型为0 Cr16Ni5Mo。 3.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述泥沙 颗粒的壁 面冲击强度系数Us， 由下式获得： Us＝g1+g2·vs+g3·vs2+g4·vs3 式中vs为泥沙颗粒冲击强度， g1～g4为冲击强度常数。 4.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述泥沙 颗粒的壁 面冲击惯性系数fs， 由下式获得： fs＝As·αs·ρs 式中As为形状系数， αs为颗粒体积浓度， ρs为颗粒密度。 5.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述泥沙 颗粒的壁 面冲击迎角系数H( μ )， 由下式获得： 式中， μ为冲击 迎角， ξ1～ ξ4为迎角常数。 6.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述旋转水沙条件下 特定水泵母材的壁 面磨蚀率Es， 由下式获得： Es＝Stx·Us·fs·H( μ ) 式中， 专用壁 面损失系数St根据所 取母材的类型选取相应的数值。 7.根据权利要求3所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述冲击强度常数 取g1＝‑4.169， g2＝7.795， g3＝‑5.735， g4＝2.769。 8.根据权利要求4所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述形状系数 取As＝1。 9.根据权利要求1所述旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定方法， 其 特征在于， 所述迎角常数 取ξ1＝‑2.228， ξ2＝0.029， ξ3＝0.133， ξ4＝1.244。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114036752 A 2一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定 方法 技术领域 [0001]本发明涉及工程计算水动力学领域， 特别涉及一种旋转水沙条件下水泵过流部件 母材的壁 面磨蚀率确定方法。 背景技术 [0002]旋转水沙流动是水泵中的特定流动现象， 其往往会导致过流部件出现严重的磨 蚀， 因此， 水泵磨蚀程度的预测和评价一直是水利工程领域的研究热点。 近年来， 对于颗粒 诱导的磨蚀问题， 相关学者对其进 行了研究， 并提出许多磨蚀模 型， 其中有Finnie提出的颗 粒微切削模 型、 Tabakoff针对旋转机械依据空气动力学提出的磨蚀模 型、 Tulsa大学提出的 Mclaury磨蚀模 型， 以及根据冲蚀实验提出的Oka模 型等。 然而， 目前这些模 型均未考虑水泵 内旋转水沙的流动条件以及水泵专用母材对磨蚀模型的影响， 使得现有方法对特定母材的 水泵磨蚀预测偏 差较大、 预测精度较低。 针对这一问题， 项目组提出一种旋转水沙条件下水 泵过流部件常用母材的壁 面磨蚀率确定方法。 发明内容 [0003]本发明的目的是提出一种旋转水沙条件下水泵过流部件母材的壁面磨蚀率确定 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： [0004]步骤一， 引入旋转水沙条件下 水泵母材的专用壁 面损失系数Stx； [0005]步骤二， 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击强度系数Us； [0006]步骤三， 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击惯性系数fs； [0007]步骤四、 计算泥沙 颗粒的壁 面冲击迎角系数H( μ )； μ为冲击 迎角； [0008]步骤五、 根据所述的专用壁面损失系数Stx、 壁面冲击强度系数Us、 壁面冲击惯性系 数fs和壁面冲 击迎角系数H( μ )， 结合旋转水沙两相流数据获取旋转水沙条件下水泵母材的 壁面磨蚀率Es。 [0009]所述专用壁面损失系数Stx中， x对应于工程中水泵的特定母材A型、 B型、 C  型； 且 给定StA＝1.02×10‑12、 StB＝8.5×10‑13、 StC＝7.43×10‑13。 [0010]所述水泵的特定母材A型为1Cr18N i9Ti、 B型为0 Cr13Ni5Mo、 C型为 0Cr16Ni5Mo。 [0011]所述泥沙 颗粒的壁 面冲击强度系数Us， 由下式获得： [0012]Us＝g1+g2·vs+g3·vs2+g4·vs3 [0013]式中vs为泥沙颗粒冲击强度， g1～g4为冲击强度常数； [0014]所述泥沙 颗粒的壁 面冲击惯性系数fs， 由下式获得： [0015]fs＝As·αs·ρs [0016]式中As为形状系数， αs为颗粒体积浓度， ρs为颗粒密度； [0017]所述泥沙 颗粒的壁 面冲击迎角系数H( μ )， 由下式获得：说　明　书 1/3 页 3 CN 114036752 A 3