[发明专利]用于研究激波与不同形态液体相互作用的装置

说明书

技术领域

本发明涉及多相流体力学、空气动力学行为及特性的实验装置，尤其是涉及一种用于研究激波与不同形态液体相互作用的装置。

背景技术

  激波与液体的相互作用是一个典型的多相流体力学问题，对该问题的深入研究具有广泛的理论和现实意义。当高速飞行的航行体穿过雨区时，通常会遇到所谓的超音速雨滴侵蚀现象，研究脱体激波与液滴的相互作用，通过适当的空气动力学设计可以减轻这一侵蚀带来的影响。同时，激波对燃料液体的雾化在内燃机以及燃气轮机的设计开发上也有着重要作用，通过雾化来提高液体与空气的混合程度可以大大提高燃烧效率。另外，激波在气-液系统中的传播和发展，与爆轰发动机和火箭发动机中液体燃料燃烧的稳定性也密切相关。激波抛撒在军事工程以及自然灾害防治方面也有着重要的应用。通过激波抛撒大规模的惰性物质可以阻止火灾的蔓延，通过释放水幕也可以有效地阻止烟尘的扩散。在煤矿和化工厂生产中，抛撒阻燃剂可以防止火灾的发生，在发生爆炸之后，通过准确的控制系统生成多层水幕可以有效地消耗爆炸激波的能量，避免造成重大的安全事故。激波与液体相互作用会造成典型的Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性，该不稳定性在惯性约束核聚变（Inertial Confinement Fusion,ICF）以及超新星（supernova）爆发等方面有着重要的研究意义。自然界与工程实际中液体的形态是千变万化的，因此设计一种可以研究激波与不同形态液体相互作用的实验装置显得尤为重要。

发明内容

针对背景技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供了一种用于研究激波与不同形态液体相互作用的装置，通过使用不同试件，可以顺利实现激波与液滴、液柱及液幕的相互作用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明其高压气源接高压段，高压段及低压段组成水平激波管，高压段和低压段放置在小车上，小车安装在支架上；实验段分别通过法兰连接在低压段与真空箱之间，带有三通阀的水箱放置在实验段上面，通过水管与安装在实验段上部的进水口连接，真空箱也安装在支架上，实验段下方的支架上设有集水容器。

所述的实验段的径向外截面为方形，在方形的实验段上、下面均为钢板，钢板上分别对称开有方孔，方形的实验段的前、后均为有机玻璃板，方形的实验段上面方孔中装有试件板，试件板轴向开有两个阶梯形通孔，每个阶梯形通孔内分别装有液柱接头，液柱接头中心孔内分别装有尺寸相同的针管；方形的实验段下面装有排水下板，排水下板上分别开有与试件板两个阶梯形通孔同轴布置的排水堵头。

所述的实验段的径向外截面为方形，在方形的实验段上、下面均为钢板，钢板上分别对称开有方孔，方形的实验段的前、后均为有机玻璃板，方形的实验段上面方孔中装有试件板，试件板开有两个垂直于轴线、尺寸相同的长方形通孔，每个长方形通孔内均装有一个能调节长方形通孔宽度的液幕接头，两长方形通孔外设有开口容器；排水下板上分别开有与试件板两长方形通孔同轴布置的排水堵条。

所述的实验段的径向内截面方孔尺寸为120×120mm、长度为520mm，实验段的方形内孔与低压段的方形内孔通过法兰连接。

本发明具有的有益效果是：

本发明的实验段可以进行激波结构，以及激波作用后液体的变化的动态观察与测量，可以建立排布、形态不同的液体模型，通过使用不同试件，可以顺利实现激波液滴、液柱及液幕的相互作用；为开展激波与液体相互作用机理以及激波诱导气液两相流特性研究提供了一种可靠、便捷、高效的实验装置和测试。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是实验段的俯视图。

图3是实验段的截面图。

图4是试件板结构图。

图5是液滴接头图。

图6是液柱接头图。

图7是液幕试件图。

图中：1、高压气源，2、高压段，3、低压段，4、实验段，5、真空箱，6、水箱，7、三通阀，8、连接水管，9、集水容器，10、小车，11、支架，12、方孔，13、压板，14、密封垫片，15侧板，16、有机玻璃板，17、顶板，18、试件板，19排水下板，20、内六角螺钉，21、阶梯形通孔，22、针管，23、液柱接头，24、开口容器，25、液幕接头，26、长方形通孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。