一种多因素水洞空化实验装置的制作方法

本发明涉及的是水力空化技术领域，特别是一种多因素水洞空化实验装置。

背景技术：

液体中出现不稳定空泡标志着液体内空化的初生，液体内一经出现空化，就会破坏液体的连续性，使液体运动的水动力特性发生变化，在固体壁面诱发空蚀、产生空化噪音并可能激发振动等。目前，涉及空化现象的领域主要有：高速螺旋桨、高速鱼雷、高速潜艇、水泵、水轮机、水工泄水建筑物等。长期以来，由于空蚀带来的后果都比较严重，所以研究空化的广度、深度都在逐渐增加。

现阶段，研究空化现象的实验设备主要有：循环水洞、减压箱、文丘里管、电火花空化发生设备等。在这几种设备中，循环水洞的研究虽然起步较早，但迄今为止，只有可调压的无自由水面的循环水洞、可调压的有自由水面的循环水洞这两类。影响空化的因素比较多，但这两类均是针对压力这一因素设计，虽然其结构复杂，操作过程繁琐，但功能比较片面。同时，液流在循环过程中需要克服大量的摩阻，导致设备不节能等。

因此，急需一种结构简单、节能省时、具有较强适用性的多因素水洞空化实验装置。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种多因素水洞空化实验装置，用于解决现阶段循环水洞所存在的结构复杂、操作过程繁琐、功能简单、耗能费时、适用性较差等系列问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种多因素水洞空化实验装置由可视文丘里管、气源、气管、气核喷头、进液箱、单向泵、进液管、双向泵、开关、出液箱、出液管、导流叶、压力表、流量计组成。四个气核喷头均匀分布在可视文丘里管的上游管壁，气核喷头上设有开关；进液箱与出液箱之间安装有双向泵；可视文丘里管上游管线转角处设有两个导流叶。

本发明的优点：

本装置设有四个气核喷头，可研究含气量多少对空化的影响；气核喷头上有开关，调节开关的开启程度可调节每个气核喷头的进气量和流体的湍流程度，用于研究含气量或湍流程度对空化的影响；进液箱中加入不同性质的液体，可研究液流粘度、聚合物等对空化的影响。该设备虽然结构简单，操作简单，但可研究的空化影响因素较多。可视文丘里管上游管线转角处设有两个导流叶，可减少上游液流在转角处的能量损失，装置更加节能。下游的液流可在出液箱中静置后，用双向泵泵入进液箱，循环利用，减少水资源的浪费，并使装置清洁程度更高。

附图说明

图1是本装置的整体结构示意图。

图2是气核喷头处截面图。

图中：可视文丘里管1、气源2、气管3、气核喷头4、进液箱5、单向泵6、进液管7、双向泵8、开关9、出液箱10、出液管11、导流叶12、压力表13、流量计14。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明：

这种多因素水洞空化实验装置由可视文丘里管1、气源2、气管3、气核喷头4、进液箱5、单向泵6、进液管7、双向泵8、开关9、出液箱10、出液管11、导流叶12、压力表13、流量计14组成。四个气核喷头4均匀分布在可视文丘里管1的上游管壁，气核喷头4上设有开关9-3—9-6；进液箱5与出液箱10之间安装有双向泵8；可视文丘里管1上游管线转角处设有两个导流叶12。

工作时，启动单向泵6后，液体从进液箱5开始流动，然后依次流经单向泵6、进液管7、导流叶12、压力表13、流量计14、可视文丘里管1，最后从出液管11回到出液箱10。

当打开气核喷头4上的开关9-3—9-6，同时调节四个开关开启程度，并保持每次调节后四个开关开启程度相同，气从气源2流出，流经气管3、气核喷头4，并由气核喷头4喷出后形成气核，最终溶入液体中。此种情况下，可用于研究液流中含气量多少对空化的影响。

当打开气核喷头4上的开关9-3—9-6，但这四个开关中的两个或多个的开启程度不一样，或者只打开这四个开关的其中某个或多个开关，最终导致液流的湍流程度不一样。此种情况下，可用于研究湍流程度对空化的影响。

往进液箱5中加入一种或多种工作液，如增粘液、聚合物液等，可用于分别研究粘度或聚合物等一种或多种因素对空化的影响。

调节单向泵6的泵压，泵压不同，则液流的压力、流量也会随之改变，相应的数据可从压力表13、流量计14测出，此时可用于研究压力、流量对空化的影响。

工作一段时间以后，进液箱5中的液体会逐渐减少，出液箱10中的液体会逐渐增加，液体可在出液箱10中静置一段时间，然后打开双向泵8与开关9-1、9-2，将含杂质少的液体从出液箱10泵入进液箱5，以供循环利用。当实验结束，所有的液体不再需要时，可把进液箱5中剩余的液体泵入出液箱10一起处理掉。

本装置设有四个气核喷头4，不仅可研究含气量多少对空化的影响，也可用于研究流态对空化的影响。进液箱5中加入不同性质的液体，可研究液流粘度、聚合物等对空化的影响。可视文丘里管1上游管线转角处设有两个导流叶12，可减少上游液流在转角处的能量损失，装置更加节能。下游的液流可在出液箱10中静置后，用双向泵泵入进液箱5，循环利用，减少水资源的浪费，并使装置清洁程度更高。当实验结束，所有的液体不再需要时，可把进液箱5中剩余的液体泵入出液箱10一起处理掉。

这种多因素水洞空化实验装置结构简单，节能省时，具有较强的适用性。

技术特征：

技术总结
本发明公开的是一种多因素水洞空化实验装置，这种多因素水洞空化实验装置由可视文丘里管、气源、气管、气核喷头、进液箱、单向泵、进液管、双向泵、开关、出液箱、出液管、导流叶、压力表、流量计组成。本发明设有四个气核喷头，可用于研究含气量、湍流程度对空化的影响。进水箱中加入不同性质的液体，可研究粘度、聚合物等对空化的影响。可视文丘里管上游管线转角处设有两个导流叶，使装置更加节能。下游的液流可在出液箱中静置后，循环利用，减少水资源的浪费。这种多因素水洞空化实验装置结构简单，节能省时，具有较强的适用性。

技术研发人员：赵立强;余洋;罗志锋
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2017.08.07
技术公布日：2017.11.03