[發明專利]氣蝕測試實驗裝置、氣蝕測試方法、設備和介質

在審

• 申請號: 201810507629.3
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN110530749A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 董強;范牧
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 31300 上海華誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 肖華<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明提供一種氣蝕測試實驗裝置、氣蝕測試方法設備和介質。該裝置包括：主體，主體為筒狀結構；第一封蓋、第二封蓋和第三封蓋，主體與第一封蓋、第二封蓋、第三封蓋共同形成用于測試的腔室；噴嘴孔，設置在第一封蓋的表面上，噴嘴經由噴嘴孔設置在腔室中；樣品座，用于放置測試樣品，樣品座經由第二封蓋的表面上的樣品座通孔，設置在腔室中；影像觀測部，影像觀測部的一端經由第三封蓋的表面上的觀測通孔，設置在腔室中，觀測設備通過影像觀測部采集樣品的影像數據；其中，樣品座能夠在正對噴嘴的第一位置及正對影像觀測部的第二位置之間旋轉，使得測試樣品在第一位置和第二位置分別正對噴嘴和影像觀測部。

技術領域

本發明涉及氣蝕實驗領域，具體涉及一種氣蝕測試實驗裝置、氣蝕測試方法、設備和介質。

背景技術

氣蝕也稱空蝕，是指當液體在與固體表面接觸處的壓力低于它的飽和蒸汽壓力時，將在固體表面附近形成氣泡。另外，溶解在液體中的氣體也可能析出而形成氣泡。隨后，當氣泡流動到液體壓力超過氣泡壓力的地方時，氣泡便潰滅，在潰滅瞬時產生極大的沖擊力和高溫。固體表面經受這種沖擊力的多次反復作用，材料發生疲勞脫落，使表面出現小凹坑，進而發展成海綿狀。嚴重的其實可在表面形成大片的凹坑，甚至穿孔。氣蝕的程度以空蝕強度來衡量。氣蝕強度常用單位時間內材料的減重、減容、穿孔數和表面粗糙度變化作為特征量。氣蝕空化是以液體為介質的泵、水輪機、水泵水輪機以及螺旋槳等透平機械的兩個特有流體力學問題之一。為了保證液體機械的正常運轉，需要對空化和氣蝕采取防護措施，除了提高液體機械本身的空化性能外，還需要對材料的抗空化氣蝕性能進行研究。

現有技術中，在測試材料的抗氣蝕性能時，需要在測試過程中多次將樣品從測試環境中取出，以便對氣蝕造成的連續損傷進行觀察和測量。雖然在重新安裝樣品時會通過標記對準等手段保證樣品的安裝位置保持不變，但是在微觀層面上，每次重新安裝后，測試液體相對于樣品表面的沖擊位置都發生了改變。

因此，現有技術在測試過程中需要不斷重復地將樣品取出、承重以記錄測試數據，效率低下；更重要的是，在測試連續的氣蝕損傷連續時，存在較大誤差，測試結果的可靠性和準確性存在不足，不能反映真實工況下氣蝕損傷的發展趨勢和樣品的氣蝕性能。

發明內容

為了解決上述問題。本發明提供一種氣蝕測試實驗裝置、氣蝕測試方法、設備。本發明的實驗裝置在測試氣蝕損傷過程中無需取出樣品；本發明的氣蝕測試方法和設備能夠快速準確地提供測試結果。

根據本發明的第一方面，提供一種氣蝕測試實驗裝置，包括：該裝置包括：主體，主體為筒狀結構，主體的至少三面具有開口；第一封蓋、第二封蓋和第三封蓋，第一封蓋、第二封蓋與第三封蓋通過緊固件分別緊固于主體的三面開口處，主體與第一封蓋、第二封蓋、第三封蓋共同形成用于測試的腔室；噴嘴孔，設置在第一封蓋的表面上，噴嘴經由噴嘴孔設置在腔室中；樣品座，用于放置測試樣品，樣品座經由第二封蓋的表面上的樣品座通孔，設置在腔室中；影像觀測部，影像觀測部的一端經由第三封蓋的表面上的觀測通孔，設置在腔室中，觀測設備通過影像觀測部采集樣品的影像數據；其中，樣品座能夠在正對噴嘴的第一位置及正對影像觀測部的第二位置之間旋轉，使得測試樣品在第一位置和第二位置分別正對噴嘴和影像觀測部。

可選地，樣品座還包括樣品座旋轉桿，樣品座旋轉桿穿過樣品座通孔與樣品座連接，通過在主體外部轉動樣品座旋轉桿，樣品座與樣品座旋轉桿一起旋轉，使得樣品座旋轉到第一位置或第二位置之一。

可選地，觀測設備的物鏡從影像觀測部的另一端插入影像觀測部內。

根據本發明的第二方面，提供了一種氣蝕測試方法，用于高速流體環境下的氣蝕測試，該方法包括如下步驟：接收步驟，接收來自如上第一方面的氣蝕測試實驗裝置的樣品的圖像數據；計算步驟，根據圖像數據，計算樣品在氣蝕測試過程中的體積損失量；建立步驟，根據體積損失量，建立樣品的體積損失和測試時間之間的測試關系；判斷步驟，根據測試關系，判斷樣品的氣蝕性能。