[发明专利]一种小型微气泡发生器及方法

说明书

本发明一种小型微气泡发生器及方法，属于微气泡减阻领域；包括水泵、三个阀门、控制器、气泡发生室、第一管道、第二管道、单向阀；第一管道上依次安装有水泵、第一阀门、气泡发生室、第二阀门；固态反应原料块通过滤网盒安装于第一管道内形成气泡发生室；所述第二管道的第一端口和第二端口分别与所述气泡发生室的两端连通，并位于所述第一阀门和第二阀门之间；第二管道的第三端口与第一管道的出口端连通，第三阀门和单向阀安装于第二端口和第三端口之间。装置通过水和有机酸与碳酸氢钠混合固体反应生成二氧化碳气体，生成的气泡小，密度大，更有利于减阻，在水流中分布均匀且不需要携带额外的气源，装置体积小，成本低。

技术领域

本发明属于微气泡减阻领域，具体涉及一种小型微气泡发生器及方法。

背景技术

船舶及水下航行器阻力以粘性阻力为主，兴波阻力所占部分较少，而粘性阻力中摩擦阻力又占绝大部分，所以如何减小这类摩擦阻力吸引了众多研究者的目光。微气泡减阻技术就是利用气体介质与液体介质之问在密度和粘度等方面的属性差异，在壁面边界层附近连续不断的喷射微小气泡，形成气液两相混合流，将部分流体与壁面隔离，以气液界面取代固液界面，从而达到减小摩擦阻力的作用。学者Tokunaga在拖曳被气泡包围的平板的实验中,取得了摩擦阻力减少80％的令人振奋的成果。

目前的航行器用微气泡发生器多为微孔成泡方式，微孔成泡是利用某些介质制成微孔结构，当压缩气体经过微孔结构时在水中形成微气泡。发明专利CN108341019A中涉及一种由进气管和水翼的组成的微气泡发生器，通过进气管把水面上的空气吸入水翼处形成气泡，装置一部分需要在水面上吸入空气，不适用于水下航行器的使用；发明专利CN105857511A中涉及一种由进水管、进气管、鼓风机、水泵组成的微气泡发生器，通过鼓风机经进气管吸入的空气和通过水泵经进水管吸入水混合形成气泡，但是此装置同样需要在水面上吸入空气，且设备体积大，耗能大，不适用与水下航行器的使用；发明专利CN103861488A涉及一种由进水管、水泵、供气系统、孔板组成的微气泡发生器，通过水泵吸水和供气系统混合成水气两相流体通过孔板生成微气泡，但是此装置需要额外的供气系统，不利于水下小型航行器的使用。使用气体直接供给的设备，需要从水面上吸取空气或携带气瓶等装备，前者一般需要动力源吸取空气，导致设备复杂，体积大，成本高，且只适用于水面上的航行体。后者可运用到水下航行器中，但是需要额外携带的气源体积大，同样造成设备复杂，体积大，不适用于小型水下航行器的使用。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种适用于小型水下航行器的小型微气泡发生器及方法，基于化学反应原理，采用装有由柠檬酸和碳酸氢钠压制成的固态反应原料块，固态反应原料块遇水产生二氧化碳气泡，反应方程式为C₆H₈O₇+3NaHCO₃＝C₆H₅O₇Na₃+3H2O+3CO₂↑，以此解决小型水下航行器微气泡生成问题。

本发明的技术方案是：一种小型微气泡发生器，其特征在于：包括水泵、三个阀门、控制器、气泡发生室、第一管道、第二管道、单向阀，通过所述控制器控制三个阀门的通断；

所述第一管道上从管道入口端到出口端依次安装有水泵、第一阀门、气泡发生室、第二阀门；所述气泡发生室包括滤网盒和装入滤网盒内的固态反应原料块，第一阀门和第二阀门用于控制进、出所述气泡发生室的水流；

所述固态反应原料块包括柠檬酸和碳酸氢钠的固体粉末；

所述第二管道设置有三个端口，第一端口和第二端口分别与所述气泡发生室的两端连通，并位于所述第一阀门和第二阀门之间；所述第二管道的第三端口与第一管道的出口端连通，所述第三阀门和单向阀安装于第二端口和第三端口之间。