本文介紹了離心泵特性曲線測(cè)試，并提出了離心泵特性曲線數(shù)據(jù)處理的新方法。增加測(cè)試數(shù)據(jù)處理精度，便于應(yīng)用離心泵的選型和計(jì)算，可大大提高工作效率，拓展學(xué)生的知識(shí)面和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

　　離心泵特性曲線一方面用于設(shè)計(jì)制造中檢測(cè)離心泵性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也作為正確選擇、使用離心泵的主要依據(jù)。離心泵的特性測(cè)試是為了獲取離心泵的性能曲線。了解并掌握水泵性能對(duì)我院輪機(jī)、熱動(dòng)、建筑環(huán)境專業(yè)的學(xué)生來說是非常重要的，性能參數(shù)對(duì)于水泵設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和使用都是十分重要的基本參數(shù)，又是學(xué)生不易理解的參數(shù)。我院動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室考慮實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)問題，在原有基礎(chǔ)之上，建立閉式系統(tǒng)水泵綜合性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并且主要從實(shí)驗(yàn)手段上拓展學(xué)生的知識(shí)面和增強(qiáng)了動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1、實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)及原理

　　試驗(yàn)臺(tái)裝置示意如圖1所示。

圖1 離心泵性能曲線測(cè)定裝置示意圖

圖2 H—Q實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及擬合曲線

　�、� 流量Q(m3/h)由流量計(jì)直接測(cè)量。

　�、� 揚(yáng)程H(mH2O)進(jìn)口斷面和出水?dāng)嗝嬷�間的總水壓頭，即這兩個(gè)過水?dāng)嗝嬷�間的靜壓差和動(dòng)壓差。

　�、� 水泵軸功率N(kW)泵和電機(jī)采用聯(lián)軸器傳動(dòng)，故電機(jī)輸出功率為泵的軸功率其中N電—電機(jī)輸入功率，由功率表測(cè)出kW；η電—電機(jī)效率；η傳—聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，可取0.98。

　�、� 泵的效率η泵的有效功率與軸功率之比：

2、正交多項(xiàng)式數(shù)據(jù)處理方法

　　在繪制性能曲線時(shí)，以往學(xué)生只是將測(cè)試的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上進(jìn)行描點(diǎn)連線，單調(diào)枯燥，往往實(shí)驗(yàn)做完，不知道自己做了什么；而且手工方式無法達(dá)到精度要求，計(jì)算機(jī)編程處理雖然能滿足精度要求，但需繁雜的編程過程，對(duì)選型設(shè)計(jì)人員要求較高。為了適應(yīng)選型的要求，需要找到一個(gè)既快速又簡(jiǎn)便的方法，求出離心泵性能曲線的函數(shù)表達(dá)式，從而將離心泵性能曲線轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)圖形。

　　以H—Q曲線為例，提出利用正交多項(xiàng)式法對(duì)離心泵的性能曲線進(jìn)行快速擬合。通過直觀觀察離心泵實(shí)際H—Q曲線的特點(diǎn)以及對(duì)大量數(shù)據(jù)的擬合和比較，認(rèn)為采用多項(xiàng)式擬合法來擬合離心泵 H—Q曲線為較好。設(shè)擬合曲線為m次多項(xiàng)式，可將數(shù)學(xué)模型形式表示為：

　　式中Hi、Qi分別為揚(yáng)程(m)、流量(m3/s)；bj為擬合系數(shù)(j=0,1,2,…,m)

3、實(shí)驗(yàn)計(jì)算實(shí)例及分析

　　通過實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)過公式測(cè)算，得到表1所示數(shù)據(jù)。對(duì)H—Q曲線進(jìn)行擬合如圖2，并得到其相關(guān)系數(shù)R2，同樣的方法對(duì)其它曲線進(jìn)行擬合，得到方程及相關(guān)系數(shù)如下：

　　為檢驗(yàn)其可靠性，本人對(duì)三條曲線分別進(jìn)行了正交多項(xiàng)式擬合得到如表2結(jié)果，可見擬合可以保證精度要求。

表1 水泵性能數(shù)據(jù)

表2 正交多項(xiàng)式擬合表

4、結(jié)論

　　在數(shù)值處理的方法上，還有最小二乘法，插值法等，其精度和實(shí)用性各有差別，但正交多項(xiàng)式法測(cè)試表明：

　　1)由正交多項(xiàng)式法得到的擬合曲線在工作區(qū)內(nèi)與實(shí)測(cè)性能曲線基本重合，誤差較小，因此，可以代替手工對(duì)離心泵性能數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作性能曲線圖。拓展學(xué)生的知識(shí)面和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

　　2)從返回的R2來看，置信度在0.99以上，說明該方法可信、可靠。

　　3)該方法處理過程快速直觀，無須進(jìn)行煩瑣的編程。

　　4)本方法便于應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行離心泵的選型和計(jì)算，可大大提高工作效率其擬合精度均較高，因此，本方法具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。