本发明专利技术提供了一种空化腔实验装置及空化腔实验方法，该空化腔实验装置包括：箱体、上凸台、下凸台和顶盖，所述箱体设置有空化室，所述空化室具有入口端和出口端，所述箱体包括顶板和底板，所述顶板与所述底板相对布置，所述上凸台安装于所述顶板且至少部分延伸至所述空化室内；所述下凸台安装于所述底板且至少部分延伸至所述空化室内，所述上凸台与所述下凸台之间设置有狭缝通道，所述顶盖安装于所述顶板且面向所述空化室，所述顶盖位于所述上凸台的靠近所述出口端的一侧，实现对空蚀损伤现象中的空化非稳定压力脉动规律和损伤机理进行全面准确的研究。面准确的研究。面准确的研究。
【技术实现步骤摘要】
空化腔实验装置及空化腔实验方法
[0001]本专利技术涉及水力空化和空蚀损伤
，尤其涉及一种空化腔实验装置及空化腔实验方法。
技术介绍
[0002]空蚀是在一定环境温度条件下，液体介质因局部压力小于该状态下液体饱和蒸汽压而产生空泡，然后材料会受到空泡溃灭产生的连续高压和高速微射流冲击作用，致使材料表面破坏的现象。固体表面在经过这种空泡溃灭冲击的多次反复作用下，材料发生疲劳脱落，使表面出现小的凹坑。严重的空蚀作用甚至导致材料表面的大面积脱落，甚至是穿孔。在石油化工突变流道上及诸如阀门、水泵、螺旋桨等水力机械上，由于节流降压效应产生严重的空蚀损伤现象，严重影响管道、阀门和水力机械的使用寿命。
[0003]通过文丘里管空化实验装置，可以对空化非稳定压力脉动规律和损伤机理进行研究。文丘里管空化实验装置是基于文丘里节流降压效应设计的，其原理是当液体流经文丘里管时，喉部流速增大到一定程度后，在该位置处会产生低压引起空化现象，形成固定性空穴，在固定性空穴表面附着的游移型空泡将在尾部溃灭，如在固定性空穴尾部放置试样，则试样表面由于空泡溃灭而发生空蚀破坏。
[0004]通过改变喉管处结构及喉管部分的尺寸或者形状，改变空化结构，提高空化效果，所形成的空泡能够直接对材料表面造成空蚀破坏，来测试材料的抗空蚀能力。通过构成不同程度的节流效果，在不同的节流通道下，形成不同的空化状态，随着液体介质流速的改变，也会改变不同的空化强度。在不同的固定性空穴尾部放置试样，可以分析不同空化状态对不同材料的试样空蚀损伤。
[0005]文丘里管空化实验装置具有进口段、喉管、扩张段，如图1所示，包括：液体入口1A、喉管2A、管壁3A、滑动挡板4A、带手柄的长螺杆5A和液体出口6A。流体经过进口逐渐提高流速，在喉部达到最高流速后，出现节流降压效应，低于饱和蒸汽压后出现空泡。
[0006]通常情况下，为了实现不同空化效果在孔板背后设置一个滑动挡板，利用螺纹螺杆的机械原理，通过手柄带动长螺杆转动时，滑动挡板将上下移动，从而实现孔板上部分位置的圆孔处于工作状态，其余圆孔处于非工作状态，即实现水利空化效果调节的目的；通过调节孔板上的小孔数目，使文丘里空化装置适用于多种工况，可以替代多个文丘里孔板或文丘里空化装置，减少耗材量，降低人力成本，消除设备更换所消耗的时间。
[0007]但是，文丘里管里液体流经喉管部分的流速较高，加之由于滑动挡板出现形成的突变流道，极易对滑动挡板造成严重的损害。而且形成的空化状态混乱，难以分析空化状态的演变特性。由于喉管部分的尺寸固定且更换复杂，分析不同尺寸的喉管部分较难实现，适用性较差；而且因为其中心对称结构，导致喉管上下位置产生的空泡不能充分发展，分析空泡发展的过程相对困难。
[0008]综上，空蚀损伤现象中的空化非稳定压力脉动规律和损伤机理，目前还难以进行全面准确的研究。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种空化腔实验装置及空化腔实验方法，以对空蚀损伤现象中的空化非稳定压力脉动规律和损伤机理进行全面准确的研究。
[0010]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0011]本专利技术提供一种空化腔实验装置，包括：箱体、上凸台、下凸台和顶盖，所述箱体设置有空化室，所述空化室具有入口端和出口端，所述箱体包括顶板和底板，所述顶板与所述底板相对布置，所述上凸台安装于所述顶板且至少部分延伸至所述空化室内；所述下凸台安装于所述底板且至少部分延伸至所述空化室内，所述上凸台与所述下凸台之间设置有狭缝通道，所述顶盖安装于所述顶板且面向所述空化室，所述顶盖位于所述上凸台的靠近所述出口端的一侧。
[0012]在优选的实施方式中，所述上凸台与所述下凸台为半径一致的半圆台结构。
[0013]在优选的实施方式中，所述上凸台的端面呈半球面状且设置有上凹槽，所述下凸台的端面呈半球面状且设置有下凹槽，并且，所述上凹槽与所述下凹槽相偏离。
[0014]在优选的实施方式中，所述下凹槽位于所述上凹槽的下游，所述上凹槽与所述下凹槽均为锥形凹槽。
[0015]在优选的实施方式中，所述上凹槽和所述下凹槽的宽度均为S，所述上凹槽和所述下凹槽的深度均为h，0.1mm≤S≤1mm，0.2mm≤h≤2mm。
[0016]在优选的实施方式中，所述空化腔实验装置包括斜插管，所述斜插管安装于所述底板，所述下凸台连接于所述斜插管。
[0017]在优选的实施方式中，所述上凸台的半球面状端面的半径为R，所述箱体及其所述空化室的横截面可以为矩形结构，所述空化室的宽度D满足：7mm≤R≤20mm，2R≤D≤5R。
[0018]在优选的实施方式中，所述顶盖为空蚀试样片顶盖，用于放置含有涂层的试样片。
[0019]在优选的实施方式中，所述顶盖为压力传感器顶盖，所述压力传感器顶盖安装有压力传感器。
[0020]本专利技术提供一种空化腔实验方法，采用上述的空化腔实验装置。
[0021]本专利技术的特点及优点是：
[0022]通过该空化腔实验装置，可以用来研究不同空化状态的演变机理、及非稳定压力脉动特点和空化损伤机理，也可以用于测量评价材料及表面涂层抗空蚀性能，能够研究不同区域及不同空化强度对材料的空蚀损伤。实验中通过调节流量的大小，使空化室喉部缝宽处节流降压产生空化，进行空化强弱的改变，准确研究空化非稳定压力脉动规律和损伤机理，才有更有效的抑制空蚀损伤，提高材料的抗空蚀能力，为抑制空蚀损伤的机理和材料研究提供实验装置基础。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为一种文丘里管空化实验装置的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术提供的空化腔实验装置的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术提供的空化腔实验装置又一实施方式的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术提供的空化腔实验装置的局部放大图；
[0028]图5A为本专利技术提供的空化腔实验装置中空蚀试样片顶盖一实施方式的结构示意图；
[0029]图5B为图5A的俯视图；
[0030]图6A为本专利技术提供的空化腔实验装置中压力传感器顶盖一实施方式的结构示意图；
[0031]图6B为图6A的俯视图；
[0032]图6C为本专利技术提供的空化腔实验装置中压力传感器顶盖又一实施方式的结构示意图；
[0033]图6D为本专利技术提供的空化腔实验装置中压力传感器顶盖又一实施方式的结构示意图；
[0034]图7所示为空化腔前后端压力随流量的变化图；
[0035]图8为通过空化腔体两侧透视窗拍摄的空化状态照片；
[0036]图9为试样表面形貌损伤图。
[0037]附图标号说明：
[0038]1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空化腔实验装置，其特征在于，包括：箱体、上凸台、下凸台和顶盖，所述箱体设置有空化室，所述空化室具有入口端和出口端，所述箱体包括顶板和底板，所述顶板与所述底板相对布置，所述上凸台安装于所述顶板且至少部分延伸至所述空化室内；所述下凸台安装于所述底板且至少部分延伸至所述空化室内，所述上凸台与所述下凸台之间设置有狭缝通道，所述顶盖安装于所述顶板且面向所述空化室，所述顶盖位于所述上凸台的靠近所述出口端的一侧。2.根据权利要求1所述的空化腔实验装置，其特征在于，所述上凸台与所述下凸台为半径一致的半圆台结构。3.根据权利要求1所述的空化腔实验装置，其特征在于，所述上凸台的端面呈半球面状且设置有上凹槽，所述下凸台的端面呈半球面状且设置有下凹槽，并且，所述上凹槽与所述下凹槽相偏离。4.根据权利要求3所述的空化腔实验装置，其特征在于，所述下凹槽位于所述上凹槽的下游，所述上凹槽与所述下凹槽均为锥形凹槽。5.根据权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王江云，苑盛伟，王壮，陈昇，王娟，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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