[實用新型]基于管道流體信號的水射流自振噴嘴性能檢測裝置

有效

• 申請號: 201721677548.5
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN207487935U
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 馬飛;潘巖;蔡騰飛;邱林賓
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01M13/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供一種基于管道流體信號的水射流自振噴嘴性能檢測裝置，屬于工業清洗技術領域。該裝置包括水箱、水泵、壓力表、流量計、壓力傳感器、水聽器、自振噴嘴裝置、高壓罐、打擊靶盤、多功能數據采集系統、計算機、伺服電機、電磁溢流閥和數控操作臺。檢測時，將自振噴嘴裝置置于高壓罐內，在高壓罐外的前端管道上布置壓力傳感器，在高壓罐內的打擊靶盤附近布置水聽器，調整射流流速、罐內圍壓等參數獲得不同工況，數據采集系統對信號進行同步采集與處理，并實時顯示自振射流振蕩及空化噪聲的頻率與幅值，從而實現自振噴嘴性能檢測。本實用新型可作為實驗室自振噴嘴性能的檢測手段，也可用作現場使用時自振噴嘴性能的調控系統。

技術領域

本實用新型涉及工業清洗技術領域，特別是指一種基于管道流體信號的水射流自振噴嘴性能檢測裝置。

背景技術

水射流是以水為工作介質，通過增壓設備和特定形狀的噴嘴產生高速射流束，具有清潔、無熱效應、能量集中、易于控制等特點，從而在各行業得到廣泛應用。自振射流是利用流體力學、流體共振、流體彈性學和水聲學等原理發展起來的一種新型高效射流，它兼有脈沖射流、空化射流的特點，通過自激在特殊的結構中產生振蕩，將連續射流變成振蕩脈沖射流，從而產生強烈的水錘作用及空化效果，極大地提高射流的工作效率，因此在深海采礦、石油鉆井、清洗切割等領域具有廣闊應用前景。雖然自振射流在多個領域得到較好應用，但由于目前自振射流調制機理尚不清楚，缺少有效的調制技術而限制了其推廣使用。而實時準確獲取自振射流特性，是實現自振射流特性調制、對射流頻率特性與空化特性精確控制的前提。傳統的自振射流噴嘴性能檢測方法以沖蝕實驗和打擊實驗為主，在高圍壓下射流特性信號獲取方面存在不足。沖蝕實驗僅能對不同工況下射流的打擊效果進行比較，而無法對自振頻率等射流動力參數進行分析。而對于打擊實驗，淹沒條件下隨著圍壓增大標靶起振困難，傳感器防水問題凸顯；實驗裝置安裝過程中，標靶中心與射流幾何中心的對中性會導致測量幅值存在較大偏差。本課題組之前提出的噴嘴腔內信號檢測方法除可能對腔內流體流動狀態造成影響外，亦無法克服高圍壓環境限制。以上方法均較難實現高圍壓下射流脈動信號及動力學特性的實時檢測，因此，研制一種可靠性高、自振效果直觀且適用于高圍壓環境下的自振噴嘴性能檢測裝置與方法，對于自振射流調制機理的完善、自振射流噴嘴的產品化及自振射流技術的推廣與應用具有重要意義。

本課題組已獲得1項相關的國家授權實用新型(ZL201420253178.2)，即一種高壓水射流自激噴嘴腔內振蕩信號檢測裝置(以下稱“原專利”)，原專利在噴嘴裝置振蕩腔體外周和振蕩腔碰撞面下端設置信號采集孔并安裝傳感器，并通過對數據采集與分析獲得噴嘴腔內流體壓力脈動特性，進而實現自振噴嘴性能的檢測。原專利信號測點均布在噴嘴側壁，無法滿足高圍壓下對噴嘴性能檢測的要求，無法削弱噪聲干擾，不能實時調整環境圍壓及靶距，無法檢測空化噪聲。本實用新型與原專利有以下不同：(1)壓力信號測點置于高壓罐外的前端管道上，基于管道流體信號對自振噴嘴性能進行檢測，有利于高圍壓下開展實驗研究工作；(2)采用雙壓力傳感器采集流體脈動信號，并采用自適應方法和相關分析方法削弱噪聲干擾，提高有用信號強度；(3)實現罐內圍壓、噴嘴靶距等參數的自動調整，滿足實驗時對不同工況的需求；(4)高壓罐內靶盤處設置水聽器檢測空化噪聲，有利于分析自振射流空化效果。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于管道流體信號的水射流自振噴嘴性能檢測裝置。該裝置可以不受高圍壓的影響，實時準確地檢測自振噴嘴產生的壓力脈動信號與空化噪聲信號；針對以上獲得的壓力脈動信號，本實用新型提供一種高壓水射流自振噴嘴性能分析方法，可以有效削弱噪聲干擾，實現自振頻率分量的提取，同時采用聲功率分析檢測自振射流的空化效果，進而實現自振噴嘴性能的實時分析。