[發明專利]基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202111153119.9
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113970422B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 熊騁望;王詩平;劉云龍;林鍵;李威遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

1.一種基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：它包括循環水槽系統(1)、試驗段(2)、安裝在試驗段(2)內的實驗試件(3)、通氣控制系統(4)、數據收集系統(5)、計算機(6)、光源(7)及高速攝像機(8)，其中所述試驗段(2)連通安裝在循環水槽系統(1)的收縮段(1-31)與擴散段(1-32)之間，且所述試驗段(2)為透明腔體結構，所述實驗試件(3)上開設有若干通氣孔(3-1)，所述通氣控制系統(4)與若干通氣孔(3-1)之間通過若干通氣管(9)連通，通過通氣控制系統(4)向試驗段(2)內通氣，實驗試件(3)的下表面為實驗面，其上布置有壓電薄膜(10)及若干微型水壓傳感器(11)，且所述壓電薄膜(10)表面涂覆有壓力敏感涂料；

所述通氣控制系統(4)、所述高速攝像機(8)、所述壓電薄膜(10)及所述微型水壓傳感器(11)分別與所述數據收集系統(5)連接，實驗過程中，通過光源(7)持續照射實驗試件(3)，通過高速攝像機(8)實時記錄實驗試件(3)表面壓力敏感涂料的變化情況，通過計算機(6)控制通氣控制系統(4)向試驗段(2)內通氣的工作參數，通氣控制系統(4)將結果導入數據收集系統(5)。

2.根據權利要求1所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：所述壓電薄膜(10)布置在若干微型水壓傳感器(11)之間的間隙位置。

3.根據權利要求1或2所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：每個通氣管(9)上均安裝有電磁閥門(12)，通過通氣控制系統(4)控制電磁閥門(12)的開與關。

4.根據權利要求1所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：所述實驗試件(3)包括定位板(3-2)及平行固裝在定位板(3-2)底面的試件主體(3-3)，試驗段(2)的上部開設有階梯通孔(2-1)，所述實驗試件(3)通過定位板(3-2)卡裝在階梯通孔(2-1)內，所述微型水壓傳感器(11)及壓電薄膜(10)均布置在試件主體(3-3)的底面。

5.根據權利要求4所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：階梯通孔(2-1)的橫截面呈矩形，且實驗試件(3)的側壁與階梯通孔(2-1)之間為過盈配合。

6.根據權利要求1、2、4或5所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：所述試驗段(2)包括安裝框架、四個第一側板及兩個第二側板，其中安裝框架呈立方體結構，每個側板均呈凸字形結構且對應卡裝在安裝框架的六個面。

7.根據權利要求1所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：所述壓力敏感涂料為陽極氧化鋁壓敏涂料。

8.根據權利要求1所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：壓力敏感涂料的厚度為0.02mm-0.03mm。

9.根據權利要求1所述的基于通氣控制的空化觀察與空蝕測量實驗裝置，其特征在于：實驗試件(3)表面做粗糙處理。

10.一種采用上述權利要求1～9中任一權利要求所述的實驗裝置的實驗方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟一、根據實驗需求選擇實驗試件(3)，并在實驗試件(3)上表面布置微型水壓傳感器(11)和壓電薄膜(10)，布置完成后在壓電薄膜(10)表面涂抹壓力敏感涂料，然后將實驗試件(3)安裝到試驗段(2)的上部并使實驗試件(3)的下表面位于試驗段(2)內；

步驟二、向循環水槽管道系統(1-3)內供水并控制循環水槽管道系統(1-3)內的壓力大小；

步驟三、啟動通氣控制系統(4)，沿通氣管(9)經實驗試件(3)進行通氣，并調整真空泵(1-1)排氣速度，維持循環水槽內環境壓力不變；

步驟四、啟動光源(7)，持續照射實驗試件(3)，通過高速攝像機(8)實時記錄實驗試件(3)表面的流動特征和壓力敏感涂料顏色變化特征，利用數據收集系統(5)收集實驗試件(3)下表面的微型水壓傳感器(11)及壓電薄膜(10)傳遞來的壓力大小，并將全部實驗數據傳遞給計算機(6)；

步驟五、使用計算機(6)對實驗數據進行計算處理，并根據得到的實驗結果和實驗現象使用通氣控制系統(4)改變通氣速率，再次重復步驟三和步驟四，直到得到滿意的實驗結果。