[發明專利]一種游移泡空化穩定產生裝置及設計方法

在審

• 申請號: 202111399666.5
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114117960A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 錢忠東;李澤昊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅敏清

1.一種游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于，包括:管體，管體內設有流動通道；該流動通道包括沿流動方向依次平滑連接的收縮段、喉部段、過渡段和擴散段，任意兩段連接處的橫截面的形狀和面積均相同，流動通道橫截面均為方形或者圓形；流動通道中心位于一條直線上，即中軸線；

喉部段各處的橫截面為定值，收縮段、過渡段及擴散段橫截面面積沿流動方向是變化的，其變化規律由上述各段的控制線決定；若流動通道橫截面為方形，控制線為流動通道各處橫截面的同側對角點相連的平面曲線，若流動通道橫截面為圓形，控制線為經過中軸線的平面與流動通道邊緣相交的曲線；

其中，收縮段的控制線滿足如下方程：

式中，

Y為收縮段某一橫截面上的控制線與中軸線的距離；

Y₁為收縮段首端橫截面上的控制線與的距離；

Y₂為收縮段末端橫截面上控制線與中軸線的距離；

X為收縮段某一橫截面與收縮段首端橫截面的距離；

X_m取值范圍為0.2-0.8；

L為收縮段長度；

n為3-7的整數。

2.如權利要求1中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：X_m取值范圍為0.4-0.6。

3.如權利要求1中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：收縮段收縮比為3-8，收縮比為收縮段首端橫截面面積與末端橫截面面積之比。

4.如權利要求1中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：喉部段長度不超過喉部段橫截面特征長度的2倍，若流動通道橫截面為方形，則該特征長度為喉部段橫截面的邊長；若流動通道橫截面為圓形，則該特征長度為喉部段橫截面的直徑。

5.如權利要求1中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：過渡段控制線為朝流動通道內凸的圓弧，其圓心角不大于1.5°，過渡段末端橫截面面積與其首端橫截面面積之比不小于1.2，過渡段控制線首端橫截面處與中軸線平行。

6.如權利要求5中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：擴散段控制線為直線，其與中軸線夾角等于過渡段控制線的圓心角。

7.如權利要求1中所述游移泡空化穩定產生裝置，其特征在于：收縮段首端設有入口段。

8.如權利要求1至7中任一所述游移泡空化穩定產生裝置的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)設置裝置流動通道初步參數；

(2)依據實驗液體的抗拉強度、實驗液體的飽和蒸汽壓、該裝置首端截面壓力、收縮段收縮比以及伯努利方程確定該裝置進口截面流速范圍；其中，收縮段收縮比為收縮段首端橫截面面積與末端橫截面面積之比；

(3)用數值模擬方法校核裝置流動通道的流態：若收縮段和過渡段的近壁面均未發生流動分離，則可認為此時的裝置參數為最終參數；若收縮段或者過渡段發生流動分離，則回到第(1)步調整相應段的參數。

9.如權利要求8中所述游移泡空化穩定產生裝置的設計方法，其特征在于：步驟(3)中，若收縮段發生流動分離，則回到第(1)步，減小收縮段收縮比，或者增大收縮段長度，或者減小X_m，或者減小n。

10.如權利要求8中所述游移泡空化穩定產生裝置的設計方法，其特征在于：過渡段控制線為朝流動通道內凸的圓弧，步驟(3)中，若過渡段發生流動分離，則回到第(1)步，減小過渡段控制線圓心角，或增大過渡段末端橫截面面積與其首端橫截面面積之比。