一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，包括泵站、水箱和試驗段，所述的泵站、水箱和試驗段相互通過水管和法蘭等連接，水箱內部設有隔離板，試驗段由上板、底板、后板和前板組成的一個橫截面為方形的流體通道，試驗段設有前、后、上三個觀察窗并在底板設有擾流物。本發(fā)明具有結構簡單、運轉平穩(wěn)、空蝕強度連續(xù)可調，擾流物形狀可調、且擾流物和試件之間的距離可調，實驗操作簡單，擾流物誘導空化的性能效果較好，擾流物附近空泡群的產(chǎn)生區(qū)域和動力學特性易觀測的優(yōu)點。
【專利說明】一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空化空蝕實驗平臺，具體是一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺。
【背景技術】
[0002]空化現(xiàn)象是液體從液相變成氣相的相變過程，由于空化、空蝕是微觀瞬時、隨機、多相的復雜現(xiàn)象，而且空化涉及國防宇航、化工、生物和醫(yī)學等眾多的領域，因此對研究空化與空蝕現(xiàn)象的發(fā)生機理和抑制空蝕的技術方法具有深遠的理論意義和重大的現(xiàn)實價值；然而，到目前為止，有關空化和空蝕的理論還沒有完整的體系，許多問題尚待進一步研究和探索。
[0003]目前研究材料的抗空蝕性能通常有兩種方式，一種是對某種材料進行現(xiàn)場原型實驗，但試驗歷時較長，也不經(jīng)濟；同時由于現(xiàn)場環(huán)境的復雜性，困難較大；另一種是利用室內實驗設備進行模擬實驗，也稱為快速空蝕實驗，并可將其結果與現(xiàn)場資料進行對比；常用室內空蝕實驗設備有磁致伸縮儀、旋轉圓盤空蝕設備、水滴沖蝕設備、超聲波空化設備、激光空化實驗等。這些實驗設施只能在空蝕一段時間后觀察材料表面的空蝕情形，很難觀測空蝕過程中空泡群的產(chǎn)生區(qū)域和動態(tài)特性；此外，為了保證實驗的連續(xù)性，實驗過程中不能頻繁取出實驗材料，只能大致分析某一時間段內的空蝕的發(fā)生程度，而該時間段內的空蝕情況則無法進行定量的分析。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，運轉平穩(wěn)、能夠連續(xù)調整空蝕強度，調節(jié)擾流物形狀以及調節(jié)擾流物和試件之間的距離。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，包括泵站、水箱和試驗段，所述的泵站、水箱和試驗段相互通過水管和法蘭連接，泵站內置變頻器，水箱內部設有隔離板，其特征在于，所述的試驗段由上板、底板、后板和前板組成的一個橫截面為方形的流體通道，所述的上板截面為T型，上板中部內置上層玻璃，所述的上層玻璃采用四棱臺結構，所述的上板上側設有用于固定上玻璃的上壓板，上壓板通過螺釘與上板固定，上壓板與上層玻璃的對應處開有觀察窗，所述的底板截面為倒T型，分為兩段，前段底板上設有擾流物，擾流物用螺釘固定，后段底板用于放置試件；所述的前板為兩塊分離的板，截面為T形，兩塊分離的板之間內嵌前玻璃，通過方框狀的前壓板來固定玻璃并連接分離的板，前壓板用螺釘固定在前板上，前玻璃的外側與前壓板貼合，前方框狀的壓板與前玻璃對應處開有與流道等高的觀察窗；所述的后板為兩塊分離的板，截面為T形，兩塊分離的板之間內嵌后玻璃，通過方框狀的后壓板來固定玻璃并連接分離的板，后壓板用螺釘固定在后板上，后玻璃的外側與后壓板貼合，后方框狀的壓板與后玻璃對應處開有與流道等聞的觀察窗。[0006]進一步改進，所述的試驗段連接泵站側設有緩沖段和整流格柵。
[0007]進一步改進，所述的試驗段兩側各設有方轉圓接頭和壓力表。
[0008]進一步改進，所述的試驗段和水箱之間設有流量控制閥。
[0009]進一步改進，所述的緩沖段與泵站之間設有流量計和安全閥。
[0010]進一步改進，所述的流量計兩側各設有流量控制閥。
[0011]進一步改進，水箱通過回流管連接流量計和安全閥之間的管道，回流管還設有流量控制閥。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果是:本發(fā)明所需的設備數(shù)量較少，部件易于加工和獲取，成本低廉，操作工藝簡單，實驗空蝕效果穩(wěn)定；整個實驗系統(tǒng)部件之間采用管道和法蘭連接，使得整個回路部件前后順序以及液路流向信息能夠直觀地展示出來，便于拆卸和維修；水箱的入水口和出水口之間用隔離板隔開，降低入水口水流的流速和溫度，減少其對實驗的影響；通過變頻調速器可以控制主流的流速和流量，改變試驗段的流量流速；根據(jù)流量計和壓力表可以通過調節(jié)變頻器和流量閥精確地控制試驗段的壓力和流量，提高實驗的精確性；在空蝕試驗段前增加緩沖水箱和整流格柵，可以有效地減少流入試驗段水流的湍流強度，使來流穩(wěn)定地進入試驗段；擾流物通過螺釘組固定在試驗段底板上，易拆裝也方便更換；試驗段的底板分段并采用階梯和螺釘固定密封，可以更方便快捷地更換擾流物和放置固定試件，提高實驗效率；試驗段的觀測窗口的石英玻璃采用壓板等方式固定，上板的石英玻璃采用四棱臺結構，上板和底板采用T形結構用于側面石英玻璃的定位和固定，這些設計保證試驗段流體流動的平穩(wěn)，降低實驗中試驗段內不平整對流場的擾動從而影響實驗效果；試驗段的空蝕區(qū)域用石英玻璃代替不銹鋼方便地觀測試件表面的空蝕程度及空蝕區(qū)的泡群特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)整體分布簡圖；
圖2是本發(fā)明試驗段的主視圖；
圖3是圖2沿C-C線的剖視圖；
圖4是圖3沿B-B線的剖視圖。
[0014]圖中:1、試驗段，2、泵站，3、水箱，4、緩沖段，5、流量計，6、整流格柵，11、上壓板，
12、上層玻璃，13、上板，14、底板，15、擾流物，16、擾流物固定螺釘組，17、底板階梯密封固定螺釘組，18、后板，19、前板，110、后壓板，111、后玻璃，112、前壓板，113、前玻璃。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，包括泵站2、水箱3和試驗段1，所述的泵站2、水箱3和試驗段I相互通過水管連接，水箱3內部設有隔離板，泵站2內置變頻器，如圖2、圖3和圖4所示，所述的試驗段I由上板13、底板14、后板18和前板19組成的橫截面為方形的流體通道，所述的上板13的截面為T形，上板13中部內置上層玻璃12，所述的上層玻璃12采用四棱臺結構，上板13上側還設有用于固定上玻璃12的上壓板11，上壓板11通過螺母與上板13固定，上壓板11與上層玻璃12的對應處開有觀察窗，所述的底板14截面為倒T型，并分為前后兩段，前段底板14上設有擾流物15，擾流物15通過擾流物固定螺釘組16固定在底板14上，另外為了更好的固定效果，擾流物15還通過底板階梯密封固定螺釘組17固定在底板14上，后段底板14用于固定試件。所述的前板19為兩塊分離的板，截面為T形，通過方框狀的前壓板112固定玻璃并連接分離的前板19，所述的后板18與前板19 一樣為兩塊分離的板，截面為T形，通過方框狀的后壓板110固定連接后板18，前板19內置前玻璃113，后板18內置后玻璃111，前玻璃113的外側與前壓板112貼合，后玻璃111的外側與后壓板110貼合，方框狀的前壓板112、后壓板110分別與前玻璃113、后玻璃111的對應處開有與流道等高的觀察窗。
[0018]另一種實施例，在所述的試驗段I連接泵站2側設有緩沖段4和整流格柵6。
[0019]另一種實施例,在所述的試驗段I兩側各設有方轉圓接頭和壓力表。
[0020]另一種實施例，在所述的試驗段I和水箱3之間設有流量控制閥。
[0021]另一種實施例，在所述的緩沖段4與泵站2之間設有流量計5和安全閥。
[0022]另一種實施例，在所述的流量計5兩側各設有流量控制閥。
[0023]另一種實施例，在水箱3還設有連接流量計5和安全閥之間管道的回流管，回流管還設有流量控制閥。
[0024]使用時，啟動泵站2，通過調整變頻器調節(jié)泵的出口流量，調節(jié)水箱3回流管上的閥門來調整流向試驗段I的水的流量，調整流量控制閥來控制流入試驗段I的水量等措施實現(xiàn)對試驗段中水流的流速和壓力的控制，實驗過程中，水的流量和壓力根據(jù)流量計、壓力表來檢測，試驗段內泡群的產(chǎn)生區(qū)域和空泡動力學特征通過高速攝影裝置觀測，并將觀測的圖像直接傳輸?shù)接嬎銠C上，用數(shù)據(jù)處理軟件進行處理并形成實驗報告，實驗進行一段時間后，可以取出試件對其表面形貌進行觀測，得出該段時間內試件的空蝕效果圖；采用該裝置可以綜合研究流體中泡群的特性和試件表面的空蝕效果。
【權利要求】
1.一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，包括泵站、水箱和試驗段，所述的泵站、水箱和試驗段相互通過水管和法蘭連接，泵站內置變頻器，水箱內部設有隔離板，其特征在于，所述的試驗段由上板、底板、后板和前板組成的一個橫截面為方形的流體通道，所述的上板截面為T型，上板中部內置上層玻璃，所述的上層玻璃采用四棱臺結構，所述的上板上側設有用于固定上玻璃的上壓板，上壓板通過螺釘與上板固定，上壓板與上層玻璃的對應處開有觀察窗，所述的底板截面為倒T型，分為兩段，前段底板上設有擾流物，擾流物用螺釘固定，后段底板用于放置試件；所述的前板為兩塊分離的板，截面為T形，兩塊分離的板之間內嵌前玻璃，通過方框狀的前壓板來固定玻璃并連接分離的板，前壓板用螺釘固定在前板上，前玻璃的外側與前壓板貼合，前方框狀的壓板與前玻璃對應處開有與流道等高的觀察窗；所述的后板為兩塊分離的板，截面為T形，兩塊分離的板之間內嵌后玻璃，通過方框狀的后壓板來固定玻璃并連接分離的板，后壓板用螺釘固定在后板上，后玻璃的外側與后壓板貼合，后方框狀的壓板與后玻璃對應處開有與流道等高的觀察窗。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，所述的試驗段連接泵站側設有緩沖段和整流格柵。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，所述的試驗段兩側各有方轉圓接頭并各設有一個壓力表。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，所述的試驗段和水箱之間設有流量控制閥。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，所述的緩沖段與泵站之間設有流量計和安全閥。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，所述的流量計兩側各設有流量控制閥。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于水循環(huán)系統(tǒng)的空化空蝕實驗平臺，其特征在于，水箱通過回流管連接流量計和安全閥之間的管道，回流管還設有流量控制閥。
【文檔編號】G01M10/00GK103472062SQ201310399721
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】劉秀梅, 李貝貝, 龍正, 劉新華 申請人:中國礦業(yè)大學