专利名称：一种微型水滴发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于航空航天领域的冰风洞实验中的水滴发生器，具体来说就是在研究水滴撞击行为的冰风洞实验中用于产生微型水滴的水滴发生器。
背景技术：
云层中，液态水滴的大小极为不一致，可由几个微米的云滴到几百个微米的雨滴构成。大气中过冷水滴的存在，是飞机结冰的最重要因素。我们通常研究的水滴是直径不大于40微米的小水滴，这也是主要引起飞机结冰的水滴直径范围。过冷大水滴与小水滴的不同之处在于过冷大水滴在运动过程中会出现变形、破碎，在撞击机翼时还会出现飞溅与反弹现象，因此过冷大水滴的结冰机理较为复杂。冰风洞是进行防、除冰实验研究的风洞，是研究飞机飞行时飞机迎风表面和某些仪表、机外传感器部分的结冰形态、结冰容限及其防、除冰技术的特殊风洞。获得所要求直径的水滴是冰风洞实验中研究过冷大水滴结冰机理的关键步骤。飞机结冰的位置、范围以及结冰量、结冰形状等严重影响飞行性能的特征参数受大气中过冷水滴与其相对运动的速度大小、水滴尺寸、温度等参数的影响；冰风洞是主要用来模拟飞机结冰的地面实验系统，冰风洞中流动的是高速冷气流，气流中直径< 40微米的过冷水滴由喷嘴雾化产生，为防止喷嘴出口冻堵，往往液态水需要加温后再由喷嘴雾化喷
出ο直径> 50微米的过冷大水滴的在与周围高速过冷气体运动过程中伴随着热质交换，其大小、形状、速度及温度等参数都随之发生变化，而大水滴的动力参数和热力参数都会对最后的冰形和在机翼上结冰位置有着直接或间接地影响。目前，应用在冰风洞中的水滴发生器(喷嘴)由于一次性产生的水滴较多，且水滴直径大小不一，在水滴的运动过程中又存在发生碰撞聚合、形变等不确定因素，无法准确获取水滴在运动过程中的动力和热力参数的变化，因此，获得已知直径大小的单个或多个水滴、追踪水滴在运动过程中的参数变化，成为结冰机理实验研究的关键步骤。
发明内容
本发明的目的是提供一种微型水滴发生器，该水滴发生器通过第一压电振动器来产生单滴水滴，第二压电振动器来产生多滴水滴；该水滴发生器能够为冰风洞实验提供直径> 50微米的水滴，为研究水滴在高速运动过程中形变、破碎、温度和速度的变化以及对机翼的撞击特性等提供帮助。本发明是一种微型水滴发生器，该水滴发生器包括有顶盖(1)、中部壳体O)、底盖(3)、第一压电振动器G)、第二压电振动器(5)、针头夹具(6)、针头(6A)、引水管(6B)、 密封圈(7)、套筒⑶；套筒⑶为硅胶材料，密封圈(7)为聚四氟乙烯；顶盖(1)的上表面为光整板面(11)，顶盖(1)的下表面设有外圆环(12)、内圆台 (13)，外圆环(12)与内圆台(13)之间是凹槽(14)；该凹槽(14)用于放置中部壳体(2)的凸台(24)；外圆环(12)上设有C通孔(121)、圆形槽(122)；该C通孔(121)与A螺纹孔 (211)同轴，且通过一螺钉实现顶盖(1)与中部壳体(2)上端的连接；该圆形槽(122)用于引水管(6B)穿过；内圆台(13)上设有D通孔(131)、E通孔(132) ；D通孔(131)与E通孔 (132)分别用于第一压电振动器⑷上的正电极03)、负电极04)穿过；中部壳体O)上设有上台体01)、下台体02)，上台体与下台体02)之间是凹槽环(23)，上台体上方设有凸台04)；中部壳体O)的中心为锥形通道(25)、圆形通道( )，锥形通道0 在圆形通道06)的上方；上台体的端面上设有A螺纹孔 (211)；下台体02)的圆柱面上设有A通孔021)，该A通孔(221)用于放置第二压电振动器(5)；凸台04)的圆柱面上设有B通孔041)，该B通孔(Ml)用于放置引水管(6B)；凸台04)的内圆柱面上设有内圆台042)，该内圆台(M2)用于支撑第一压电振动器；圆形通道06)用于放置套筒(8)，套筒(8)的上下两端分别套装有上套圈(8A)、下套圈(8B)； 锥形通道0 和圆形通道06)构成液体腔；底盖(3)的上表面为光整板面(31)，底盖(3)的下方设有锥形圆台(32)，锥形圆台(32)的中心设有F通孔(321)，该F通孔(321)用于放置微形针头(6A)；底盖(3)的外缘上设有G通孔(311)；底盖C3)与中部壳体的下台体0 之间套接有聚四氟乙烯密封圈(7)；第一压电振动器⑷包括有氧化锂铌压电片Gl)和薄铜片G2)、正电极03)、负电极G4)、以及两个起固定作用的聚四氟乙烯上垫圈(4A)、下垫圈(4B)，薄铜片02)安装在上垫圈(4A)与下垫圈GB)之间，氧化锂铌压电片Gl)与薄铜片G2)粘结在一起，正电极G3)与负电极04)连接在氧化锂铌压电片Gl)上；氧化锂铌压电片Gl)和薄铜片 02)、正电极03)和负电极04)装配在一起构成压电模块；下垫圈GB)安装在中部壳体 (2)的内圆台(242)上；第二压电振动器( 包括有结构相同的左压电模块和右压电模块；左压电模块由 A压电片(51)、正电极(53)、负电极(54)和A电极座(57)构成，A电极座(57)上设有两个供正电极(5；3)、负电极(54)通过的通孔，正电极(5 与负电极(54)焊接在A压电片(51) 的一端面上，A压电片(51)的另一端面粘接在套筒(8)上，正电极(53)、负电极(54)分别穿过A电极座(57)上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；右压电模块由B压电片(52)、 正电极(55)、负电极(56)和B电极座(58)构成，B电极座(58)上设有两个供正电极(55)、 负电极(56)通过的通孔，正电极(55)与负电极(56)焊接在B压电片(52)的一端面上，B 压电片(52)的另一端面粘接在套筒(8)上，A压电片(51)与B压电片(52)对称粘接在套筒⑶上；正电极65)、负电极(56)分别穿过B电极座(58)上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；A电极座(57)与B电极座(58)的结构相同，A压电片(51)与B压电片(52) 结构相同；针头夹具(6)的外部为圆柱形，针头夹具(6)的上方中心设计成锥形通道(61)，针头夹具(6)的下方用于安装针头(M)0本发明水滴发生器的优点在于①采用第一压电振动器4与第二压电振动器5的组合形式，通过选择性的接通第一压电振动器4与第二压电振动器5，然后通过调整频率发生器的电压幅值和频率，即可获得单个或多个所需要求直径大小的微型水滴。
②通过更换安装在针头夹具6上的精密针头6A，能够实现对精密针头6A出射的液滴的直径大小调节。③本发明设计的水滴发生器便于研究水滴在高速流动过程中的动力和热力学参数变化。④本发明设计的水滴发生器通过选择第一压电振动器4与第二压电振动器5的工作方式能够完成单个或多个微型水滴的产生，并且水滴发生器的结构简单、整体尺寸较小、 组装和操作方便。
形槽
壳体
螺纹孔
形通道
形圆台
电极
线
电极
线
水管
图1是本发明微型水滴发生器的结构图。 图IA是本发明微型水滴发生器另一视角的结构图。 图IB是本发明微型水滴发生器的等轴剖视图。 图IC是本发明微型水滴发生器的分解图。 图2是本发明中部壳体的结构图。 图2A是本发明中部壳体的主视图。 图2B是本发明中部壳体的A-A剖视图。 图3是本发明顶盖的结构图。 图4是本发明底盖的结构图。
图5是本发明微型水滴发生器与贮水箱、频率发生器连接示意图。 1.顶盖11.平整板面12.外圆环 121. C通孔
13.内圆台
21.上台体
23.凹槽环
26.圆形通道
321. F通孔
44.负电极
5.第二压电振动器
55.正电极
5B. B导线
131. D通孔 211. A螺纹孔 24.凸台 3.底盖
132. E通孔 22.下台体 241. B通孔 31.平整板面
4.第一压电振动器41.压电片 4A.上垫圈4B.下垫圈
51. A压电片 56.负电极 6.针头夹具
52. B压电片 57. A电极座 61.锥形通道
14.凹槽 221. A通孔 242.内圆台 311. G通孔 42.铜片 4C. A导线 53.正电极 58. B电极座 6A.针头
122.圆 2.中部 222. B 25.锥 32.锥 43.正 4D. B 导 54.负 5Α· A 导 6B.引
6C.软管7.密封圈8.套筒8A.上套圈 8B.下
套圈
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。参见图1、图1A、图1B、图IC所示，本发明的一种微型水滴发生器，该水滴发生器包括有顶盖1、中部壳体2、底盖3、第一压电振动器4、第二压电振动器5、针头夹具6、针头 6A、引水管6B、密封圈7、套筒8 ；针头6A安装在针头夹具6的下方；套筒8安装在中部壳体 2内，且套筒8内设有上套圈8A和下套圈8B。(一)顶盖1参见图1、图1A、图1B、图1C、图3所示，顶盖1的上表面为光整板面11，顶盖1的下表面设有外圆环12、内圆台13，外圆环12与内圆台13之间是凹槽14。凹槽14内放置中部壳体2的凸台24，卡合在外圆环12与内圆台13之间的凸台对，能够实现顶盖1与中部壳体2上端之间的装配密封。外圆环12上设有C通孔121、圆形槽122 ；C通孔121用于螺钉穿过实现与中部壳体2的上台体21上的A螺纹孔211连接。圆形槽122用于引水管6B穿过。内圆台13上设有D通孔131、E通孔132 ；该D通孔131用于第一压电振动器4的负电极44穿过，该E 通孔132用于第一压电振动器4的正电极43穿过。在本发明中，顶盖1采用不锈钢材料加工。(二)中部壳体2参见图1、图1A、图1B、图1C、图2、图2A、图2B所示，中部壳体2上设有上台体21、 下台体22，上台体21与下台体22之间是凹槽环23，上台体21上方设有凸台M ；中部壳体 2的中心部位为锥形通道25、圆形通道沈，锥形通道25在圆形通道沈的上方。上台体21的端面上设有A螺纹孔211，该A螺纹孔211用于与顶盖1上的通孔配合，在螺钉为连接件下实现将顶盖1与中部壳体2的上方安装在一起。下台体22的圆柱面上设有A通孔221，该A通孔221用于放置第二压电振动器5。 在本发明中，A通孔221设置在中部壳体2的X轴向上，使得第二压电振动器5在加载脉冲频率(频率发生器提供)条件下，套筒8受到Y轴向的脉冲压力，此时锥形通道25内的水在所述脉冲压力下由精密针头6A喷射出。参见图2A所示，凹槽环23的设计方便了水滴发生器在使用时的固定方便。凸台M的圆柱面上设有B通孔M1，该B通孔241用于放置引水管6B ；凸台M的内圆柱面上设有内圆台M2，该内圆台242用于支撑第一压电振动器4。参见图2B所示，锥形通道25用于储存水。圆形通道沈用于放置套筒8，套筒8的上下两端分别套装有上套圈8A、下套圈8B。锥形通道25和圆形通道沈用于存储部分水(贮水箱提供的水)，在进行水滴喷射时锥形通道25和圆形通道沈构成本发明水滴发生器的液体腔。在本发明中，通过软管6C将贮水箱中的水引入中部壳体2的锥形通道25和圆形通道沈内，参见图2B、图5所示。在频率发生器提供的脉冲信号作用下，第一压电振动器在液体腔中产生声压力波，声压力波与精密针头6A出口处的水(液体)自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射；第二压电振动器5产生弯曲振动与液体腔中的水相互作用产生压力波，使得精密针头6A出口处产生连续的等直径水滴。在本发明中，中部壳体2采用不锈钢材料加工。(三)底盖3参见图1、图1A、图1B、图1C、图4所示，底盖3的上表面为光整板面31，底盖3的下方设有锥形圆台32，锥形圆台32的中心设有F通孔321，该F通孔321用于放置微形针头6A ；底盖3的外缘上设有G通孔311，该G通孔311用于螺钉穿过实现与中部壳体2的下台体22底部B通孔222的配合将底盖3连接在中部壳体2的底部。底盖3下方的锥形圆台32、以及锥形圆台32中心的F通孔321设计，充分考虑了在使用过程中，避免了在水滴产生过程中高速气流的干扰。在本发明中，底盖3与中部壳体2的下台体22之间套接有聚四氟乙烯密封圈7，该密封圈7能够对水滴发生器内流动的水起到密封的作用。在本发明中，底盖3采用不锈钢材料加工。(四)第一压电振动器4 参见图1、图1B、图IC所示，第一压电振动器4包括有氧化锂铌压电片41和薄铜片42、正电极43、负电极44、以及两个起固定作用的聚四氟乙烯上垫圈4A、下垫圈4B，薄铜片42安装在上垫圈4A与下垫圈4B之间，氧化锂铌压电片41与薄铜片42粘结在一起，正电极43与负电极44连接在氧化锂铌压电片41上；氧化锂铌压电片41和薄铜片42、正电极 43和负电极44装配在一起构成压电模块。下垫圈4B安装在中部壳体2的内圆台242上。薄铜片42厚度为0. 2mm,氧化锂铌压电片41厚度为0. 2mm。正电极43、负电极44上套有绝缘膜。正电极43穿过顶盖1的E通孔132，负电极 44穿过顶盖1的D通孔131。正电极43通过A导线4C连接在频率发生器正极端，负电极 44通过B导线4D连接在频率发生器负极端。上垫圈4A、下垫圈4B采用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯材料具有极低的表面张力和表面摩擦力，耐酸碱，化学性质很稳定，是极好的绝缘材料、密封材料和填充材料。氧化锂铌压电片41采用的氧化锂铌单晶材料具有高机电耦合及极低的声波衰减系数，容易激发高频表面声波，是用来制作表面声波组件的最佳材料。在本发明中，第一压电振动器4的两个电极(两个电极上通过导线与频率发生器连接)来接收外部频率发生器提供的数据脉冲序列，当频率发生器产生的脉冲信号作用到第一压电振动器4上时，从而引起第一压电振动器4动作。在本发明中，第一压电振动器4在频率发生器提供的脉冲频率f条件下，产生的单
个水滴的直径为仏=^\d2-V/f，d表示微型针头的内直径(单位m)，ν表示水的射流速度
(单位m/s)，f表示频率发生器提供的脉冲频率。在施加的电压脉冲的作用下，压电模块在液体腔(即锥形通道2 中产生声压力波，声压力波与精密针头6A的针孔处的液体自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射。在本发明中，在频率发生器提供的脉冲信号作用下，第一压电振动器4在液体腔中产生声压力波，声压力波与精密针头6A出口处的液体自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射。
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(五)第二压电振动器5参见图1、图1B、图IC所示，第二压电振动器5包括有结构相同的左压电模块和右压电模块；左压电模块由A压电片51、正电极53、负电极M和A电极座57构成，A电极座 57上设有两个供正电极53、负电极M通过的通孔，正电极53与负电极M焊接在A压电片 51的一端面上，A压电片51的另一端面粘接在套筒8上，正电极53、负电极M分别穿过A 电极座57上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；右压电模块由B压电片52、正电极阳、负电极56和B电极座58构成，B电极座58上设有两个供正电极55、负电极56通过的通孔，正电极阳与负电极56焊接在B压电片52的一端面上，B压电片52的另一端面粘接在套筒8上，A压电片51与B压电片52对称粘接在套筒8上；正电极55、负电极56分别穿过B电极座58上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；A电极座57与B电极座58的结构相同，采用聚四氟乙烯加工成带孔的圆柱结构，A压电片51与B压电片52结构相同。右压电模块中的正电极55通过A导线5A连接在频率发生器正极端，负电极56通过B导线5B连接在频率发生器负极端。依据右压电模块的连接方式，同理可得，左压电模块中的正电极53通过C导线 (图中未示出)连接在频率发生器正极端，负电极M通过D导线(图中未示出)连接在频率发生器负极端。在本发明中，第二压电振动器5在频率发生器提供的脉冲频率.f条件下，产生的多个水滴的直径为/^=317><[坌]3，0表示引水管6B的进水量(单位cm7min)，f表示频
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率发生器提供的脉冲频率。多个水滴的产生是指发生器中的液体在压电片所产生的压力作用下以射流的形式流出喷口，然后由于射流液柱表面毛细波的增长，最终断裂为一串单个的液滴。在本发明中，第一压电振动器4设置在水滴发生器的Y轴向上(如图1所示)，第二压电振动器5设置在水滴发生器的X轴向上(如图1所示)，通过分别选择这两个振动器进行驱动中部壳体2中的水，使得从针头6A喷射出的水滴为单个或者连续多个。(六)套筒8参见图1B、图IC所示，套筒8内部的上端套接有上套圈8A，套筒8内部的下端套接有下套圈8B。套筒8采用硅胶材料加工。该材料具有超疏水性能，较低的表面能和表面张力。由于套筒8为软质，故用上套圈8A和下套圈8B实现将套筒8安装在锥形通道25的圆形通道内，一方面起到固定安装；另一方面起到套筒8与锥形通道25内壁之间的密封。上套圈8A和下套圈8B采用聚四氟乙烯材料加工。 在本发明中，第二压电振动器5中的A压电片51与B压电片52对称粘接在套筒8 上，在加载频率发生器产生的脉冲信号条件下，套筒8会随着频率产生挤压锥形通道25和圆形通道沈内的水。(七)密封圈7密封圈7采用聚四氟乙烯材料加工，密封圈7置于中部壳体2下端与套筒8之间， 密封圈7能够密封中部壳体2中的水渗出。(八)针头夹具6
参见图1B、图IC所示，针头夹具6的外部为圆柱形，针头夹具6的上方中心设计成锥形通道61，针头夹具6的下方用于安装针头6A。锥形通道61有利于水滴产生过程中减小水与锥形面之间的粘性阻力。针头夹具6采用聚四氟乙烯材料加工。(九)针头6A参见图1A、图1B、图IC所示，精密针头6A安装在针头夹具6的下方，精密针头6A 的针尖向下。精密针头6A利用电镀原理对其经过镀氟处理，这样可以大大降低针头6A内外表面的表面张力。精密针头6A与针头夹具6的下方安装时采用一聚四氟乙烯密封垫圈进行卡紧。在本发明中，针头6A出口流出水的射流速度为ν = Ρ·ξ·%，ν表示水的射流速度 (单位m/s)，ξ表示射流效率，P表示针头6Α出口处的水压(单位Pa)，P表示水密度(单位 kg/m3)。微型针头采用东莞市依立创点胶设备有限公司生产的精密针头。通过更换针头可实现对水滴直径大小进行调节。(十)引水管6B参见图IC所示，引水管6B与中部壳体2的连接处用聚氨酯密封剂密封，引水管6B 材料为聚四氟乙烯，内径为1. 5mm。本发明是一种适用于模拟机翼结冰的地面风洞实验时用的微型水滴发生器，该水滴发生器的连接关系为中部壳体2的上端安装有顶盖1，中部壳体2的下端安装有密封圈7，密封圈7的下方是底盖3 ；中部壳体2的锥形通道25内安装有套筒8 ；中部壳体2上方的内圆台242支撑起第一压电振动器4，中部壳体2中部的A通孔221内安装有第二压电振动器5 ；底盖3 下方的F通孔321内安装有针头夹具6，针头夹具6上安装针头。参见图5所示，本发明是一种适用于模拟机翼结冰的地面冰风洞实验时用的微型水滴发生器，操作该水滴发生器产生水滴的过程为(A)通过软管6B使引水管6与贮水箱连通；(B)通过A导线4C、B导线4D使第一压电振动器4与频率发生器导通；(C)通过A导线5A、B导线5B、C导线、D导线使第二压电振动器5与频率发生器导通；(D)选取第一压电振动器4工作时，调节频率发生器输出的电压为40 60V、频率范围35 50Hz ；则水滴发生器产生单个水滴；(E)选取第二压电振动器5工作时，调节频率发生器输出的电压为2. 5 5V、频率范围0. 4 IMHz ；则水滴发生器产生连续多个等直径的水滴。
权利要求
1. 一种微型水滴发生器，其特征在于该水滴发生器包括有顶盖(1)、中部壳体O)、底盖(3)、第一压电振动器G)、第二压电振动器(5)、针头夹具(6)、针头(6A)、引水管(6B)、 密封圈(7)、套筒⑶；套筒⑶为硅胶材料，密封圈(7)为聚四氟乙烯；顶盖⑴的上表面为光整板面(11)，顶盖⑴的下表面设有外圆环(12)、内圆台(13)， 外圆环(12)与内圆台(13)之间是凹槽(14)；该凹槽(14)用于放置中部壳体(2)的凸台 (24)；外圆环(12)上设有C通孔(121)、圆形槽(122)；该C通孔(121)与A螺纹孔(211) 同轴，且通过一螺钉实现顶盖(1)与中部壳体( 上端的连接；该圆形槽(12 用于引水管 (6B)穿过；内圆台(13)上设有D通孔(131)、E通孔(132) ；D通孔(131)与E通孔(132) 分别用于第一压电振动器⑷上的正电极G3)、负电极04)穿过；中部壳体(2)上设有上台体、下台体02)，上台体与下台体02)之间是凹槽环(23)，上台体上方设有凸台04)；中部壳体的中心为锥形通道(25)、圆形通道 ( )，锥形通道0 在圆形通道06)的上方；上台体的端面上设有A螺纹孔011)； 下台体0 的圆柱面上设有A通孔021)，该A通孔(221)用于放置第二压电振动器(5)； 凸台(24)的圆柱面上设有B通孔(对1)，该B通孔(241)用于放置引水管(6B)；凸台(24) 的内圆柱面上设有内圆台042)，该内圆台(M2)用于支撑第一压电振动器；圆形通道 (26)用于放置套筒(8)，套筒(8)的上下两端分别套装有上套圈(8A)、下套圈(8B)；锥形通道05)和圆形通道06)构成液体腔；底盖(3)的上表面为光整板面(31)，底盖(3)的下方设有锥形圆台(32)，锥形圆台 (32)的中心设有F通孔(321)，该F通孔(321)用于放置微形针头(6A)；底盖(3)的外缘上设有G通孔(311)；底盖C3)与中部壳体的下台体0 之间套接有聚四氟乙烯密封圈(7)；第一压电振动器(4)包括有氧化锂铌压电片Gl)和薄铜片(42)、正电极(43)、负电极G4)、以及两个起固定作用的聚四氟乙烯上垫圈(4A)、下垫圈(4B)，薄铜片02)安装在上垫圈(4A)与下垫圈GB)之间，氧化锂铌压电片Gl)与薄铜片G2)粘结在一起，正电极 (43)与负电极04)连接在氧化锂铌压电片Gl)上；氧化锂铌压电片Gl)和薄铜片02)、 正电极G3)和负电极04)装配在一起构成压电模块；下垫圈GB)安装在中部壳体的内圆台(242)上；第二压电振动器( 包括有结构相同的左压电模块和右压电模块；左压电模块由A压电片(51)、正电极(53)、负电极(54)和A电极座(57)构成，A电极座(57)上设有两个供正电极(5；3)、负电极(54)通过的通孔，正电极(5 与负电极(54)焊接在A压电片(51)的一端面上，A压电片(51)的另一端面粘接在套筒(8)上，正电极(53)、负电极(54)分别穿过 A电极座(57)上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；右压电模块由B压电片(52)、正电极(55)、负电极(56)和B电极座(58)构成，B电极座(58)上设有两个供正电极(55)、负电极(56)通过的通孔，正电极(55)与负电极(56)焊接在B压电片(52)的一端面上，B压电片(52)的另一端面粘接在套筒(8)上，A压电片(51)与B压电片(52)对称粘接在套筒 (8)上；正电极(55)、负电极(56)分别穿过B电极座(58)上的两个通孔后，与外部的频率发生器连接；A电极座(57)与B电极座(58)的结构相同，A压电片(51)与B压电片(52) 结构相同；针头夹具(6)的外部为圆柱形，针头夹具(6)的上方中心设计成锥形通道(61)，针头夹具(6)的下方用于安装针头(6A)。
2.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于A通孔(221)设置在中部壳体(2)的X轴向上，使得第二压电振动器( 在频率发生器提供的脉冲信号条件下，套筒(8) 受到Y轴向的脉冲压力，此时锥形通道0 内的水在所述脉冲压力下由精密针头(6A)喷射出。
3.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于顶盖(1)、中部壳体( 、底盖(3)均采用不锈钢材料加工。
4.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于第一压电振动器(4)在频率发生器提供的脉冲频率f条件下，产生的单个水滴的直径为Ζ), =，d表示微型针头的内直径(单位m)，ν表示水的射流速度(单位m/s)，f表示频率发生器提供的脉冲频率。在施加的电压脉冲的作用下，压电模块在液体腔中产生声压力波，声压力波与精密针头 (6A)的针孔处的液体自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射。
5.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于第二压电振动器( 在频率发生器提供的脉冲频率f条件下，产生的多个水滴的直径为= 317』坌]3，Q表示引水管L/」6B的进水量(单位cm7min)，f表示频率发生器提供的脉冲频率。多个水滴的产生是指发生器中的液体在压电片所产生的压力作用下以射流的形式流出喷口，然后由于射流液柱表面毛细波的增长，最终断裂为一串单个的液滴。
6.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于在频率发生器提供的脉冲信号作用下，第一压电振动器(4)在液体腔中产生声压力波，声压力波与精密针头(6A)出口处的水自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射。
7.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于在频率发生器提供的脉冲信号作用下，第二压电振动器( 产生弯曲振动与液体腔中的水相互作用产生压力波，使得精密针头(6A)出口处产生连续的等直径水滴。
8.根据权利要求1所述的微型水滴发生器，其特征在于针头(6A)出口流出水的射流速度为ν = 7^ , ν表示水的射流速度(单位m/s)，ξ表示射流效率，P表示针头(6Α) 出口处的水压(单位Pa)，P表示水密度(单位kg/m3)。
全文摘要
本发明公开了一种微型水滴发生器，该水滴发生器用于实现在地面冰风洞中产生单个或是多个水滴，为研究水滴在高速运动过程中形变、破碎、温度和速度的变化以及对机翼的撞击特性等提供帮助。该水滴发生器的设计是基于Rayleigh不稳定原理的。本发明的水滴发生器包括压电装置、引水管和中部壳体以及精密针头等零件。在频率发生器提供的脉冲信号作用下，第一压电振动器在液体腔中产生声压力波，声压力波与精密针头出口处的液体自由弯月面相互作用而产生单个液滴喷射；第二压电振动器产生弯曲振动与液体相互作用产生压力波，使得精密针头出口处产生连续的等直径水滴。
文档编号G01M9/00GK102419246SQ20111024396
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘朝阳, 常士楠, 杨波, 王超 申请人:北京航空航天大学