[實用新型]一種用于固體高速撞擊下液滴擴散形態研究的測試裝置

有效

• 申請號: 201720317125.6
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN206740361U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 黃飛;李樹清;劉勇;趙延林
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙)43214
• 代理人: 歐穎

技術領域

本實用新型涉及固液碰撞研究技術領域，具體地，涉及一種用于固體高速撞擊下液滴擴散形態研究的測試裝置。

背景技術

數十年來，由于固液高速撞擊而導致的材料損傷問題一直是工程界亟待解決的一個難題。由于高速運行的飛機和旋轉葉片等物體均會與靜止液滴間發生碰撞，因此會對材料造成浸蝕損傷，縮短機械的正常使用壽命。

經研究發現，存在于固液高速撞擊過程中的“水錘效應”是導致材料損傷的主要原因，而“水錘效應”的峰值強度與持續時間均受到固體撞擊面形狀的影響。具體來說，固體表面形狀的改變會導致固液撞擊瞬間流體的擴散規律發生改變，進而帶來“水錘效應”的變化；因此，通過準確捕捉固液高速撞擊過程中流體擴散的情況并對其規律進行深入分析對于我們正確認識“水錘效應”具有十分重要的意義。

鑒于固液撞擊的瞬時性，通常采用高速攝像的方式來研究該過程，并通過對液體加壓使其高速撞擊在固體表面上，進而模擬出固液撞擊的瞬態過程。事實上，通過這種相對測試方法所獲得的固液撞擊過程與實際上出現的工程問題間存在較大差異，從而導致研究人員無法正確地認識到在高速固體撞擊靜止液滴過程中液滴的擴散規律。除此之外，由于高速運動的液體具有很強的沖擊力，為了試驗安全和操作方便，試驗所用的固體一般體積較大且撞擊面大多假設為平面，這與工程實際中的撞擊面形狀也存在差異。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、操作方便、安全可靠、試驗效果更接近真實研究情況的測試裝置，以解決背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種用于固體高速撞擊下液滴擴散形態研究的測試裝置，包括含有透明視窗的底板、高速攝像機、加速裝置以及設置于所述底板上的靶體，所述底板水平設置且在其上透明視窗處設置有靜止液滴，所述靶體位于靜止液滴的一側且在加速裝置的作用下用于高速撞擊靜止液滴，所述高速攝像機設置于該靜止液滴的上方且用于采集固液碰撞的瞬態畫面。

優選地，在所述靜止液滴的另一側設置有用于阻止靶體繼續運動的緩沖擋板。

優選地，所述靶體與靜止液滴發生碰撞一端的形狀為平面、弧形面、折彎面中的任意一種或幾種結合。

優選地，所述測試裝置還包括光源、聚光鏡和反光鏡，所述光源發出的光線經聚光鏡的折射后變成平行光線，再經反光鏡的反射后垂直穿過底板上的透明視窗并射入高速攝像機的鏡頭內。

優選地，所述測試裝置還包括計算機，所述高速攝像機與計算機間實現信號傳輸。

優選地，所述加速裝置采用霍普金森壓桿。

優選地，所述底板的透明視窗采用鋼化玻璃材質。

本實用新型提供的技術方案至少具有如下有益效果：

所述測試裝置結構簡單、成本較低，通過設置不同形狀的靶體以實現對不同撞擊情況的模擬，靶體更換方便，而且模擬的實驗效果更貼近工程的實際情況，可準確捕捉到高速固體撞擊靜止液滴的瞬態過程，有利于進一步的研究；同時避免出現高速液體飛濺的危險，使得實驗過程更加安全可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本實用新型所述測試裝置的結構示意圖；

圖2是圖1所示測試裝置中靶體的俯視圖；

圖中：01靜止液滴，1光源，2聚光鏡，3反光鏡，4底板，41透明視窗，5高速攝像機，6靶體，7加速裝置，8計算機，9緩沖擋板。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1，一種用于固體高速撞擊下液滴擴散形態研究的測試裝置，包括光源1、聚光鏡2、反光鏡3、底板4、高速攝像機5、靶體6、加速裝置7、計算機8和緩沖擋板9。