[發(fā)明專利]一種空泡發(fā)生器及空泡制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110372324.8
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113176067B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹杰民;陳玥含;李雨田
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 廣州潤禾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 林偉斌

本發(fā)明涉及空化研究的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種空泡發(fā)生器，包括：載水觀察箱；彈性支撐墊，所述彈性支撐墊固定于一支撐面上，彈性支撐墊的頂部與載水觀察箱的底部接觸，用于支撐載水觀察箱，且與載水觀察箱的重力保持平衡。錘擊器，設(shè)在載水觀察箱的上方，用于錘擊箱體，使箱體加速向下運動，使箱體內(nèi)部產(chǎn)生空化現(xiàn)象。阻尼器，設(shè)在載水觀察箱的下方，且固定于支撐面上，用于阻停載水觀察箱滑行。若干底板，所述底板的縱向橫截面具有不同的幾何構(gòu)型，且所述底板放置于載水觀察箱的箱體內(nèi)部的底部，通過底板的幾何構(gòu)型，誘發(fā)箱體內(nèi)部產(chǎn)生空泡；且不同幾何構(gòu)型的底板，誘發(fā)產(chǎn)生的空泡形狀不同。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空化研究設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種空泡發(fā)生器及空泡制造方法。

背景技術(shù)

空泡是在液體介質(zhì)遭到連續(xù)性破壞的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，是壓力降低的結(jié)果。或者說，當(dāng)液體內(nèi)某點壓力降低到某個臨界壓力以下時，液體發(fā)生汽化，先是微觀的，然后成為宏觀的小氣泡，爾后在液體內(nèi)部或液體與固體的交界面上，匯合形成較大的蒸汽與氣體的空腔，稱為空泡。空泡的產(chǎn)生、發(fā)展與潰滅過程稱為空化現(xiàn)象。

其中，空化現(xiàn)象會引起周圍的流體產(chǎn)生劇烈的壓力變化，發(fā)出噪聲。在那里的物體表面除受到?jīng)_擊引起損傷之外，還會導(dǎo)致阻力顯著地增大。為此，在設(shè)計水中運轉(zhuǎn)的機械時，必須考慮空泡對機械性能的影響，對空泡進行校驗，避免空泡的產(chǎn)生。

而目前對空化現(xiàn)象的研究，主要集中在高速運動的情況下，局部負(fù)壓區(qū)域產(chǎn)生的空化，而對瞬時超高加速度誘發(fā)的空化現(xiàn)象，鮮有精準(zhǔn)的實驗裝置進行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種空泡發(fā)生器及制造方法，用于研究空化和加速度以及底板幾何構(gòu)型之間的關(guān)系。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，

一種空泡發(fā)生器，包括：載水觀察箱；

彈性支撐墊，所述彈性支撐墊固定于一支撐面上，彈性支撐墊的頂部與載水觀察箱的底部接觸，用于支撐載水觀察箱，且與載水觀察箱的重力保持平衡。

錘擊器，設(shè)在載水觀察箱的上方，用于錘擊箱體，使箱體以大于300g的加速度向下運動，從而在箱體內(nèi)部產(chǎn)生空化現(xiàn)象。

阻尼器，設(shè)在載水觀察箱的下方，且固定于支撐面上，用于阻停載水觀察箱滑行。

若干底板，所述底板的縱向橫截面具有不同的幾何構(gòu)型，且所述底板放置于載水觀察箱的箱體內(nèi)部的底部，通過底板的幾何構(gòu)型，誘發(fā)箱體內(nèi)部產(chǎn)生空泡；且不同幾何構(gòu)型的底板，誘發(fā)產(chǎn)生的空泡形狀不同。

本技術(shù)方案中，錘擊器在高速情況下，剛性撞擊箱體時，由于動量守恒，會讓箱體在瞬時具有超高的加速度，以便于實驗研究空泡與加速度之間的關(guān)系。其中，箱體通過錘擊器撞擊，獲得超高加速度后，以超高加速度向下運動，而水體由于慣性，在箱體加速下滑時會在其底部產(chǎn)生足夠的負(fù)壓條件誘發(fā)空化。同時，置于箱體底部的底板，在空化發(fā)生時，底板上的幾何構(gòu)型可以誘發(fā)和引導(dǎo)空化的發(fā)展過程，使所產(chǎn)生的空泡具有顯著的二維特征，以便于研究空化規(guī)律。而箱體滑行至底部時，接觸到阻尼器，并受到阻尼器的阻力，從而使其速度迅速下降，箱體內(nèi)底部水體負(fù)壓區(qū)消失，空泡進入潰滅階段，空化現(xiàn)象結(jié)束。

進一步地，所述載水觀察箱外部設(shè)有防沖擊剛性防護框。

進一步地，所述載水觀察箱至少一側(cè)面的材質(zhì)為高清抗內(nèi)高壓有機玻璃。

高清抗內(nèi)高壓有機玻璃既具有抗壓抗撞擊的作用，還便于觀察箱體內(nèi)的空泡產(chǎn)生情況。具體地，可以通過在箱體的外壁設(shè)置一高速攝像機，用于捕捉空泡形態(tài)，以便于判斷空泡的二維化特征，以及判斷二維化特征的有無。

進一步地，所述底板的上半部分具有若干凹凸結(jié)構(gòu)或齒形結(jié)構(gòu)。

具體地，該凹凸結(jié)構(gòu)或齒形結(jié)構(gòu)依次錯開設(shè)置。凹凸結(jié)構(gòu)或齒形結(jié)構(gòu)的底板類型均屬于二維結(jié)構(gòu)的底板類型。