[發明專利]一種微間隙高速流體空化觀測裝置

在審

• 申請號: 202110182981.6
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN113155409A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 賴天偉;顏少航;侯予;趙琪;張澤;張興群;陳雙濤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N11/00;G01N21/85
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 朱偉軍;耿慧敏

本發明公開了一種微間隙高速流體空化觀測裝置，包括微間隙系統、低壓抽吸系統、過冷液體供應系統、照明系統和高速圖像采集系統；過冷液體供應系統用于對微間隙系統提供過冷液體；微間隙系統用于提供微米級調節精度的間隙高度為毫米量級的可視化微間隙；低壓抽吸系統用于控制微間隙系統內微間隙中過冷液體的抽吸壓力；通過對微間隙中的過冷液體進行抽吸，提升過冷液體流速，使其壓力降低，產生流質空化；高速圖像采集系統用于采集和存儲在流體工質在微間隙中流動過程中，流體工質空泡的生成、生長與運動圖像。本發明可以實現微間隙運行過程中直接對微間隙流道工作區域的空化程度進行觀測與定量化描述。

技術領域

本發明涉及空泡觀測技術，特別是涉及一種基于高速圖像采集的微間隙高速流體空化定量觀測裝置。

背景技術

工業設備中經常存在液體流經微間隙通道的實例。微間隙流道通常具有漸擴、漸縮的特點，其內部液體的流速較高、流動狀況復雜。微間隙中流體的流動狀態與空化、相變情況將影響工業系統的工作性能。為研究微間隙中液體空化與空泡產生機理，有必要對空泡生成、發展等過程進行觀測。

由于微間隙設備的復雜性及其工作時流體的不穩定工況，因此較難在微間隙運行過程中直接對微間隙中的工質空泡進行觀測。目前，對微間隙空化的研究方法是對空蝕結果進行研究，不涉及空化過程的監測；或僅對空化過程進行定性監測，無法對微間隙流道工作區域的空化程度進行觀測與定量化描述。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種間隙高度為毫米量級、調節精度為微米量級的高流速微間隙空化定量觀測裝置。

本發明所采用的技術方案是：

一種微間隙高速流體空化觀測裝置，其特殊之處在于：

包括微間隙系統、低壓抽吸系統、過冷液體供應系統、照明系統和高速圖像采集系統；

過冷液體供應系統用于對微間隙系統提供過冷液體；

微間隙系統用于提供微米級調節精度的間隙高度為毫米量級的可視化微間隙，并穩定過冷液體的流動狀態；微間隙系統為流體工質提供兩種流動方向：其一由微間隙邊緣流向中心；其二由微間隙中心流向邊緣；

低壓抽吸系統用于控制微間隙系統內微間隙中過冷液體的抽吸壓力；通過對微間隙中的過冷液體進行抽吸，提升過冷液體流速，使其壓力降低，產生流質空化；

高速圖像采集系統用于采集和存儲在流體工質在微間隙中流動過程中，流體工質空泡的生成、生長與運動圖像，所述照明系統為高速圖像采集系統在圖像采集過程提供強度合適的光線。

優選地，上述微間隙系統包括流道件、透明部件；

透明部件位于流道件下方；流道件下部端面開有微流道，與下方的透明部件形成微間隙；可通過透明部件對微間隙內部過冷液體流動狀態進行觀測；

流道件與透明部件之間配合的密封件用于密封微間隙，密封件包括多個薄墊片，微間隙高度通過調整流道件和透明部件的薄墊片數目進行調節，其調節精度為微米量級。

優選地，上述微間隙系統包括位移傳感器和固定部件；

位移傳感器在固定部件上沿圓周等間距配置若干，用于測量可視化微間隙高度。

優選地，上述位移傳感器的數量為四個，固定部件底部設有分別與四個位移傳感器相對應的微間隙調節螺母，緊固對應的調節螺母，使各位移傳感器的示數相同，保證微間隙高度均勻。

優選地，上述微間隙系統還包括機架，流道件伸入機架內部，低壓抽吸系統、過冷液體供應系統和高速圖像采集系統固定在機架上，用于穩定過冷液體供應系統所供給的過冷液體的流動狀態，并在低壓抽吸系統從微間隙抽吸過冷液體的過程中，向微間隙內部持續供給穩定流動過冷液體。