[發明專利]一種液滴高速撞壁的試驗裝置

有效

• 申請號: 201710163583.3
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106885686B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 黃榮華;李進;周培;許世杰;秦天;戴輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

本發明屬于試驗裝置領域，并公開了一種液滴高速撞壁的試驗裝置，包括計算機、繼電器模塊、高速相機、電磁鐵、針頭、風洞結構、引流風機、波紋管、支撐管段、支撐架、分流罩、聚光燈和散光板，所述電磁鐵包括螺線管盒體、鐵芯和回位彈簧，所述針頭固定安裝在所述鐵芯的下端；所述支撐管段的上端伸入所述風洞結構的下端；所述分流罩放置在所述支撐架上；所述測試板設置于所述分流罩內；所述聚光燈和所述散光板設置于所述風洞結構旁；所述高速相機水平設置于所述風洞結構旁。本發明能夠有效提高試驗中液滴的撞壁速度，體積小，結構緊湊。此外，通過在風洞結構中加裝分流罩，將液滴從氣流中分離出來，可以解決氣流對液滴撞壁的干擾問題。

技術領域

本發明屬于試驗裝置領域，更具體地，涉及一種液滴高速撞壁的試驗裝置。

背景技術

液滴撞擊固體壁面的現象在生產生活中比較常見，如土壤浸蝕、噴墨打印、噴霧冷卻、發動機燃油噴射撞壁等。因此，針對液滴撞擊干(濕)固體壁面現象的研究有著非常重要的意義。以往研究表明，液滴撞擊固體壁面后，根據碰撞動能的不同，會分別呈現出液滴鋪展或者液滴飛濺兩種碰撞形態。對于液滴撞擊干(濕)固體壁面的試驗研究，學者們大多以高速相機抓拍液滴撞壁后的鋪展或飛濺過程作為切入點，并結合圖像處理技術，獲得不同條件下液滴撞壁的詳細發展過程以及變化規律。

目前，常用的液滴撞壁現象的觀測試驗臺架原理都比較簡單。文獻“宋云超等,液滴撞擊壁面的飛濺運動.內燃機學報,2013(06):第531-536頁.”公開了一種用于觀測液滴撞壁的試驗裝置，作者利用該試驗裝置對液滴撞壁數值計算模型的可靠性進行了驗證，并研究了液滴撞壁飛濺的臨界條件。但在該論文的試驗裝置中，液滴通過重力獲得撞壁速度，只能通過調節液滴下落高度來改變撞壁速度。這樣一來，為了獲得較高的撞壁速度，就要不斷提高液滴發生器高度，造成了試驗臺架體積龐大的問題。此外，由于液滴下落過程中存在空氣阻力，所以液滴撞壁速度的提高還存在瓶頸。

為了克服這一問題，獲得較高的液滴撞壁速度，文獻“Pan,K.,K.Tseng andC.Wang,Breakup of a droplet at high velocity impacting a solidsurface.Experiments in Fluids,2010.48(1):p.143-156.”公開了另一種液滴撞壁的試驗裝置，文中作者通過氣流對液滴的下落過程進行加速，可以使液滴的撞壁速度得到大幅提高。但是在該裝置中，液滴撞擊固體壁面前并沒有從高速氣流中完全分離，無法避免氣流對撞壁后飛濺形態的影響。因此，通過該裝置拍攝到的液滴撞壁飛濺形態無法反映真實現象。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種液滴高速撞壁的試驗裝置，其能夠獲得液滴高速撞擊固體壁面，且能夠方便調節液滴撞壁夾角的發生裝置。其旨在設計一個能夠對液滴進行加速，并能方便調節撞壁速度、撞壁夾角以及液滴直徑，避免加速氣流對液滴撞壁飛濺過程產生干擾。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種液滴高速撞壁的試驗裝置，其特征在于，包括計算機、繼電器模塊、高速相機、電磁鐵、針頭、風洞結構、引流風機、波紋管、支撐管段、支撐架、分流罩、聚光燈和散光板，其中，

所述計算機分別連接所述繼電器模塊和所述高速相機，所述繼電器模塊與所述電磁鐵連接；

所述電磁鐵包括螺線管盒體、鐵芯和回位彈簧，所述螺線管盒體內的線圈與所述繼電器模塊連接，所述鐵芯豎直設置并且伸入所述螺線管盒體內，所述回位彈簧穿裝在所述鐵芯上，并且所述回位彈簧的一端安裝在所述螺線管盒體上，另一端安裝在所述鐵芯上，以用于帶動所述鐵芯回位；

所述針頭固定安裝在所述鐵芯的下端，以用于懸掛液滴；

所述風洞結構位于所述針頭的正下方，其豎直安裝在固定支架上，并且其上端作為風洞入口，下端作為風洞出口；