专利名称：一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流体力学中研究流体动力学行为及特性的实验装置，尤其是涉及一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱。
背景技术：
水下超声速气体射流气体是气体以超声速的速度从喷嘴喷出，在水中形成复杂的气液两相流，这种射流在军工、化工等行业中有着广泛的应用，如水下切割技术。在相关的实验研究中，涉及了研究超声速气体射流在不同受限环境下的相关现象，比如气体射流在不同大小的水箱下的情况，不同的射流环境对于水下气体射流会有不同的影响，较大水箱能够使得射流自由且充分发展，以便观察射流的演变状况，气液界面不稳定性，气液两相流掺混等现象。同时，随着水箱装置材料、加工成本等价格走高因素的影响，迫切需要一种低成本，多功能适用的水下超声速气体射流水箱。在研究水下高速运动物体(例如鱼雷)诱导的超空泡水动力学现象时，也同样要使用水箱装置，而如何有效地使用水箱以及实验室空间，是科研人员必须解决的问题。
发明内容针对上述背景技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱，可开展在不同大小的水箱下进行气体射流实验研究。这样，既可避免不锈钢水箱因巨大重量不易移动的缺点，又能实现在实验后迅速拆分转移水箱的目的。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是本实用新型包括两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱，两个水箱开有法兰孔相对的另一侧面敞口，两个水箱另外两个侧面分别开有观察窗，两个水箱上面敞口，两个水箱的敞口侧面通过密封条联接成为一体，每个观察窗上依次安装密封条和透明有机玻璃后联接成一体，其中一个水箱法兰孔中安装喷嘴系统，另一个水箱法兰孔安装法兰盖板。所述的两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱之间还连接1-3个过渡水箱，每个过渡水箱与两个侧面开有法兰孔的水箱敞口相对的两侧均为敞口，相邻水箱的敞口侧面分别通过密封条联接成为一体，每个过渡水箱另外两个侧面分别开有观察窗，每个观察窗上依次安装密封条和透明有机玻璃后联接成一体。所述的喷嘴系统包括喷嘴套筒、连接管、喷嘴、喷嘴悬挂板和密封圈；喷嘴套筒的一端安装喷嘴后插入一个侧面开有法兰孔的水箱内， 通过密封圈和喷嘴悬挂板联接成一体，位于开有法兰孔的水箱外的喷嘴套筒的一端安装有连接管。所述的两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱和1-3个过渡水箱的底部分别置于各自的小车底板上，小车底板经各自的支撑架与各自的万向轮连接。本实用新型具有的有益效果是本实用新型采用开有法兰孔的水箱和1-3个过渡水箱，通过对接联接后得到不同大小的可用于水下超声速气体射流的实验水箱，对于不同实验要求下水箱能够随时调整使用，采用开有法兰孔的水箱和过渡水箱的组合拆卸，使得实验用的水箱能够具有组装方便， 可以对水下超声速气体射流进行多实验环境的研究。同时，本实用新型结构简单，装卸容易，方便实用，成本低廉，易于推广。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是图1中A的放大图。图3是图1中B的放大图。图4是图1中C-C的剖视图。图中1、观察窗，2、开有法兰孔的水箱，3、过渡水箱，4、法兰盖板，5、小车底板，6、 支撑架，7、螺钉，8、万向轮，9、喷嘴套筒，10、螺旋副，11、喷嘴悬挂板，12、法兰，13、密封圈， 14、密封条，15、透明有机玻璃，16、水箱壁，17、螺纹柱，18、焊接点，19、连接管，20、喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。如图1、图4所示，本实用新型包括两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱2，两个水箱开有法兰孔相对的另一侧面敞口，两个水箱另外两个侧面分别开有观察窗1，两个水箱 2上面敞口，两个水箱2的敞口侧面通过密封条14用螺旋副10联接成为一体，每个观察窗 1上依次安装密封条14和透明有机玻璃15后用螺旋副10联接成一体，联接方式为先将螺纹柱17的一端焊接在水箱壁16上，图4中焊接点18，螺纹柱17的另一端用螺母固定，其中一个水箱法兰孔中安装喷嘴系统9，另一个水箱法兰孔安装法兰盖板4。开有观察窗1可以让实验者在实验时清晰地观察到实验现象。如图1、图3所示，两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱2之间还连接1-3个过渡水箱3，每个过渡水箱3与两个侧面开有法兰孔的水箱2敞口相对的两侧均为敞口，相邻水箱的敞口侧面分别通过密封条14用螺旋副10联接成为一体，每个过渡水箱3另外两个侧面分别开有观察窗，每个观察窗1上依次安装密封条14和透明有机玻璃15后用螺旋副 10联接成一体。如图2所示，喷嘴系统包括喷嘴套筒9、连接管19、喷嘴20、喷嘴悬挂板11和密封圈13 ；喷嘴套筒9的一端安装喷嘴20后插入一个侧面开有法兰孔12的水箱内，通过密封圈13和喷嘴悬挂板11用螺旋副10联接成一体，位于开有法兰孔的水箱外的喷嘴套筒9的一端安装有连接管19。连接管19可以连接到电磁阀，电磁阀前面连有动力源，喷嘴系统组合后，保证研究水下气体射流的实验装置的搭建。如图1所示，两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱和1-3个过渡水箱的底部分别置于各自的小车底板5上，小车底板5经各自的支撑架6与各自的万向轮8连接，万向轮 8用螺钉7联接。小车底板5、支撑架6和万向轮8三者连接为一整体，可以支撑并且移动水箱。当上述所有的部件都组合完成后就得到了一个可以研究水下气体射流的实验水槽，将水灌入水槽，直至淹没喷嘴系统一定程度后，开启电磁阀，随着动力源提供源源不断的气体，通过喷嘴后气体变成超声速后再射入水中，同时，在实验时利用高速摄影仪或者纹影仪等设备，通过观察窗拍摄实验现象进行实验研究。用两个结构相同的开有法兰孔的水箱2之间连接1-3个过渡水箱3可以任意组装成为不同实验条件所需的组合水箱，用该方法得到研究水下气体射流以及超空泡的组合水箱，具有实验条件可变，操作简单方便的优点，值得推广。本实用新型实施例中共有四个独立水箱的尺寸都为 lxlxl.5 m3，并且每个水箱都在侧壁两侧开了 0.8x1.1 m2大小的观察窗，观察窗被透明有机玻璃覆盖，水箱可以随心所欲的组装为不同大小(2x1x1.5 m3, 3x1x1.5 m3, 4x1x1.5 m3)的实验水箱。实验水槽全部连接安装完成后，其中一个法兰筒内悬挂喷嘴，水箱内盛满一定的水且浸没喷嘴，当喷嘴喷出高速气体进入水中，利用高速摄影仪、照相机、纹影仪等实验设备研究水下超声速气体射流。
权利要求1.一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱，其特征在于包括两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱，两个水箱开有法兰孔相对的另一侧面敞口，两个水箱另外两个侧面分别开有观察窗，两个水箱上面敞口，两个水箱的敞口侧面通过密封条联接成为一体，每个观察窗上依次安装密封条和透明有机玻璃后联接成一体，其中一个水箱法兰孔中安装喷嘴系统，另一个水箱法兰孔安装法兰盖板。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱，其特征在于所述的两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱之间还连接1-3个过渡水箱，每个过渡水箱与两个侧面开有法兰孔的水箱敞口相对的两侧均为敞口，相邻水箱的敞口侧面分别通过密封条联接成为一体，每个过渡水箱另外两个侧面分别开有观察窗，每个观察窗上依次安装密封条和透明有机玻璃后联接成一体。
3.根据权利要求1所述的一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱，其特征在于所述的喷嘴系统包括喷嘴套筒(9)、连接管(19)、喷嘴(20)、喷嘴悬挂板(11)和密封圈(13)；喷嘴套筒(9)的一端安装喷嘴(20)后插入一个侧面开有法兰孔的水箱内，通过密封圈(13)和喷嘴悬挂板(11)联接成一体，位于开有法兰孔的水箱外的喷嘴套筒(9)的一端安装有连接管(19)。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱， 其特征在于所述的两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱和1-3个过渡水箱的底部分别置于各自的小车底板上，小车底板经各自的支撑架与各自的万向轮连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于研究水下气体射流以及超空泡的组合式水箱。包括两个结构相同的侧面开有法兰孔的水箱，两个水箱侧面相对的另一侧面敞口，两个水箱另外两个侧面分别开有观察窗，两个水箱上面敞口，两个水箱的敞口侧面通过密封条联接成为一体，每个观察窗上依次安装密封条和透明有机玻璃后联接成一体，其中一个水箱法兰孔中安装喷嘴系统，另一个水箱法兰孔安装法兰盖板。在两个侧面开有法兰孔的水箱之间还可连接1-3个过渡水箱。通过对接后得到不同大小的实验水箱，使得实验用的水箱能够具有组装方便，可以对水下超声速气体射流进行多实验环境的研究。同时，本实用新型结构简单，装卸容易，方便实用，成本低廉，易于推广。
文档编号G01M10/00GK202255829SQ20112039107
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者施红辉, 董若凌, 陈帅 申请人:浙江理工大学