[发明专利]一种膜厚可变的液膜受撞击后快速稳定的液膜池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液膜池，特别是涉及流体力学中液滴撞击液膜实验的液膜池，本发明属于实验装置及方法技术领域。

背景技术

随着流体力学的发展以及流体力学研究方法的普适性，人们逐渐认识到对流体众多现象的研究及掌握控制流体力学的方法越来越重要。工业、农业生产中液滴撞击固体表面的液膜现象随处可见，比如航空航天发动机燃料喷射撞壁、涡轮机中水滴撞击叶片、农药喷洒以及生物制药生物培养等。在多数情况下，液滴在撞击固体表面后会在其表面覆盖一层液膜，故后期的撞击更多的是属于液滴撞击液膜的现象。

在许多要求液膜静态稳定性高的实验或生产中，如生物静态培养生产过程，需要尽量减小营养液滴入培养皿中产生的波动现象，保持稳定的环境条件，这一重要因素加大了对操作设备的条件要求。因此，在液滴撞击液膜过程中，如何高效的进行，减小操作过程中液膜产生的波动影响，以及不同膜厚的液膜受到撞击后快速稳定的问题也成为研究中有待突破的难题。这一问题的解决对于许多工、农业生产特别是在生物静态培养生产中有重要影响作用。

在自由面运动研究过程中，如今更多的手段是采用高速摄像机进行可视化观察，由于流体的易流动性，导致液膜受到小的扰动就会破坏其稳定性，这就非常需要设计一种在不同膜厚的液膜受到撞击后能够使其快速达到稳定状态的装置。液膜池中不同厚度的液膜受到撞击后能够快速达到稳定，这可以提高实验的高效性及准确性，对生产应用也具有重要的指导作用。

液膜池内不同膜厚的液膜受到撞击后再达到稳定状态这一过程的影响因素主要有：

（1）撞击的液滴。液滴撞击液膜过程中，液膜受到的扰动主要来自液滴的撞击，液膜的再稳定过程主要也是对撞击产生水波的控制过程。液膜受到撞击产生水波，水波沿液面展开，当碰到液膜池四周壁面时产生回弹，水面不易静止。

（2）液膜的厚度。在液膜池内进行液滴撞击不同厚度液膜过程中，不同膜厚的液膜受撞击时要求在不同高度位置有准确定位减波装置，达到生产研究过程中液膜稳定性要求。

（3）液膜池的大小。一般的实验及生产过程中所使用液膜池的大小不可能无限大，因此，在固定的液膜池大小情况下要尽量较小波纹回荡的影响。

（4）液滴滴落的时间间隔。连续性液滴滴落过程中，液滴撞击液膜产生的水波对下一次滴落有很大影响，快速稳定水波，保证第二次滴落时间间隔。

发明内容

本发明是为了尽量在实验室条件下提高不同厚度液膜受撞击后能够快速达到稳定性而完成的。本发明的目的是提供一种不同厚度液膜受到撞击后快速稳定的液膜池装置，尽量减小液滴撞击液膜过程中液膜的波动影响，快速稳定液膜，保证液膜的稳定性要求。应用在生物静态培养生产过程中可以提高培养环境的稳定性，保证生产效率。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种膜厚可变的液膜受撞击后快速稳定的液膜池装置，其特征在于：该装置包括支架横杆1、主液膜池体2、减阻环3、挂钉4和多根螺杆6几个部分；螺杆6一端通过螺杆螺纹5连接在支架横杆1上，另外一端为挂钉4；所述减阻环3与主液膜池体2中的液膜相接触，减阻环3悬挂于挂钉4上，调节螺杆螺纹5带动减阻环3上下移动。支架横杆1对称搭放在主液膜池壁上，均匀分布减阻环3及螺杆6的重量，避免减阻环3的倾斜。

进一步，所述减阻环3的横截面为等腰直角三角形结构。

本装置的工作过程如下：固定液膜厚度时，旋转螺杆6，调节螺杆的螺纹5处与支架横杆1的相对位置，使下方的减阻环3与液膜相接触。当液滴从空中下落撞击液膜时，液膜产生的水波向四周展开，到达减阻环3时水波被吸收弱化，减小了水波回荡作用，使得液膜表面快速稳定。

所述减阻环3的横截面为等腰直角三角形结构，直角边长为20mm，在遇到液滴撞击液膜产生的水波时，对液膜中的水波有很好的弱化作用。

所述减阻环3可通过螺杆螺纹5处的调节上下移动，在不同液膜厚度时，使减阻环3与液膜相接触，达到很好的减波作用。

所述减阻环3与挂钉4处以悬挂方式结合，很好的解决了刚性螺杆6与减阻环3之间刚性连接时对减阻环3的调节作用，避免了减阻环3一侧接触液膜而另一侧脱离液膜表面现象。

所述螺杆螺纹5与支架横杆1以螺纹方式连接，有利于调节螺杆6的上下移动，进而改变减阻环3的高度。

所述支架横杆1对称搭放在主液膜池壁上，均匀分布减阻环3及螺杆6的重量，避免减阻环3的倾斜。

本发明可以取得如下有益效果：

1、本发明能很容易实现在液滴撞击液膜时使液膜快速稳定。