[發(fā)明專利]一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110024042.5
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN102175561A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張會臣;李杰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: G01N7/10
• 分類號: G01N7/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料性能的試驗(yàn)技術(shù)，特別是一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

空化與空蝕是一種微觀、瞬時(shí)、隨機(jī)、多相的復(fù)雜過程，也是造成水力機(jī)械損傷破壞的主要原因之一，涉及瞬時(shí)的氣液相變、能量傳遞和材料響應(yīng)等多方面因素?？栈c空蝕涉及眾多的領(lǐng)域，如宇航、國防、航海、化工、原子能、生物和醫(yī)學(xué)等。因此研究空化與空蝕現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理和抑制空蝕的技術(shù)方法不僅具有深遠(yuǎn)的理論意義，而且具有重大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。目前人類用于研究材料空化與空蝕性能的試驗(yàn)方法有兩種：一種是現(xiàn)場原型實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)歷時(shí)較長且費(fèi)用較大，同時(shí)由于現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性，難度較大；另一種是室內(nèi)試驗(yàn)，也被稱為“快速空蝕試驗(yàn)”。常用室內(nèi)空蝕試驗(yàn)設(shè)備有磁致伸縮儀、旋轉(zhuǎn)圓盤空蝕設(shè)備、水滴沖擊設(shè)備、超聲波空化試驗(yàn)、激光空化試驗(yàn)等。對材料進(jìn)行空化與空蝕性能評估的研究主要是室內(nèi)試驗(yàn)為主，對現(xiàn)有的空化空蝕設(shè)備的研究表明：此類設(shè)備存在的共同問題是對過流部件產(chǎn)生的空化空蝕現(xiàn)象的流體工況模擬程度不足，而且這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù)困難、造價(jià)高昂、試驗(yàn)過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種接近實(shí)際工況、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、工藝流程簡易、成本低廉且性能穩(wěn)定的測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備，包括文丘里管、水槽、離心泵、管系、壓力表A、壓力表B、流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥A、流量調(diào)節(jié)閥B和流量調(diào)節(jié)閥C，所述的文丘里管前端通過管系依次與壓力表A、流量調(diào)節(jié)閥A、流量計(jì)、離心泵和水槽連接，其后端通過管系依次與壓力表B、流量調(diào)節(jié)閥B和水槽連接，所述的流量調(diào)節(jié)閥C一端通過管系連接在流量計(jì)和離心泵之間、另一端通過管系與水槽連接；所述的文丘里管采用透明的聚四氟乙烯制造。

一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

A、將試樣安裝在文丘里管內(nèi)部的試樣安裝構(gòu)件上；

B、通過離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)使具有一定進(jìn)口端壓力的水流通過文丘里管，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥A使文丘里管進(jìn)出口端具有一定的壓力差，從而在文丘里管喉部末端和出口錐角前部出現(xiàn)空化現(xiàn)象；

C、通過流量調(diào)節(jié)閥C控制空化強(qiáng)度，通過運(yùn)行一定時(shí)間來研究試樣的空化空蝕特性。

本發(fā)明所述的一定進(jìn)口端壓力為0.2～0.8MPa，所述的進(jìn)出口端具有一定的壓力差即出口端壓力與進(jìn)口端壓力之差在0.2～0.8MPa之間，壓力差越大產(chǎn)生空化空蝕的現(xiàn)象越明顯。

本發(fā)明所述的試樣安裝構(gòu)件固定在文丘里管喉部出口端，與文丘里管中軸線平行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、由于本發(fā)明的設(shè)備是基于文丘里管的試驗(yàn)設(shè)備，通過其進(jìn)行的空化空蝕試驗(yàn)類似于真實(shí)的流體流經(jīng)過流部件，通過壓力差來獲取試驗(yàn)過流部件產(chǎn)生空化氣泡，通過氣泡潰滅使試樣獲得空蝕效果，此設(shè)備較為接近實(shí)際工況下流體中空化空蝕的發(fā)生過程。由于文丘里管采用透明的聚四氟乙烯為加工材料，可以清晰地獲得實(shí)驗(yàn)中的空化現(xiàn)象。

2、本發(fā)明的設(shè)備所需工作部件數(shù)目少，部件易于加工、獲取，成本低廉，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥來獲取所取的壓力差，來獲取穩(wěn)定的空化氣泡，從而可以進(jìn)行空蝕試驗(yàn)，設(shè)備的工藝操作過程簡單，且空化空蝕實(shí)驗(yàn)性能穩(wěn)定。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖2張，其中：

圖1是一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是試樣安裝在文丘里管內(nèi)部的試樣安裝構(gòu)件上的示意圖。

圖中，1、流量計(jì)，2、流量調(diào)節(jié)閥A，3、壓力表A，4、文丘里管，5、壓力表B，6、流量調(diào)節(jié)閥B，7、水槽，8、管系，9、流量調(diào)節(jié)閥C，10、離心泵，11、試樣安裝構(gòu)件，12、試樣。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1所示，一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備，包括文丘里管4、水槽7、離心泵10、管系8、壓力表A3、壓力表B5、流量計(jì)1、流量調(diào)節(jié)閥A2、流量調(diào)節(jié)閥B6和流量調(diào)節(jié)閥C9，所述的文丘里管4前端通過管系8依次與壓力表A3、流量調(diào)節(jié)閥A2、流量計(jì)1、離心泵10和水槽7連接，其后端通過管系8依次與壓力表B5、流量調(diào)節(jié)閥B6和水槽7連接，所述的流量調(diào)節(jié)閥C9一端通過管系8連接在流量計(jì)1和離心泵10之間、另一端通過管系8與水槽7連接；所述的文丘里管4采用透明的聚四氟乙烯制造。

一種測試材料性能的空化空蝕試驗(yàn)設(shè)備的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

A、將試樣12安裝在文丘里管4內(nèi)部的試樣安裝構(gòu)件11上；