[发明专利]高压淹没水射流沿程速度的计算方法

权利要求书

1.一种高压淹没水射流沿程速度的计算方法，高压淹没水射流区域形成白色的空化锥，其特征在于：

通过试验测量高压淹没水射流沿程的滞止压力试验值；

在方管内通过电导率法试验测量掺气浓度试验值；

通过理论得到高压淹没水射流沿程中的滞止压力计算值和横断面的平均掺气浓度计算值；

以滞止压力计算值和平均掺气浓度计算值，与滞止压力试验值和掺气浓度试验值，的相对误差平方和作为目标函数F，建立模型；令F取最小值，拟合出模型参数，并获得相对应的射流速度。

2.根据权利要求1所述的高压淹没水射流沿程速度的计算方法，其特征在于：在试验之前，先测量空化锥的扩展半角和空化锥半宽。

3.根据权利要求2所述的高压淹没水射流沿程速度的计算方法，其特征在于：所述的测量空化锥的扩展半角和空化锥半宽具体为：

从高压淹没水射流容器的透明视窗拍摄多张射流压力为p_jet的射流照片，从白色的空化锥的照片中量出空化锥的扩展半角为θ；

射程为x_i的横断面上射流轴心到空化锥边缘的距离，称为空化锥半宽b_ei，通过以下公式获得：

b_ei＝d₀+x_itanθ

式中，d₀为喷嘴内径，x_i为射程，θ为空化锥的扩展半角，i为射程结点，i＝1,2…I，I≥8。

4.根据权利要求1所述的高压淹没水射流沿程速度的计算方法，其特征在于：所述的滞止压力试验值通过皮托管试验测得。

5.根据权利要求4所述的高压淹没水射流沿程速度的计算方法，其特征在于：所述的皮托管试验具体为：

在水容器中固定一个压力变送器，用孔径小于1.4mm的皮托管连接压力变送器，压力变送器的引压孔装有阻尼器；用皮托管测射流滞止压力，皮托管测压孔的内外径比大于或等于0.6；高压喷嘴固定在十字滑台上，通过调节十字滑台改变射程x_i与射流横断面上的径向距离r_k，k为实测径向距离结点，k＝1,2…K，K≥7；当射流压力p_jet稳定时，测得对应的滞止压力P_i,k；

将每个横断面上测得的滞止压力P_i,k，从射流轴心到空化锥边缘b_ei的距离范围内三次样条插值，获得横断面上J个等间距的滞止压力，即为滞止压力试验值p′_i,j，其中i为射程结点，j为径向距离结点，j＝1,2…J，J≥20。

6.根据权利要求3所述的高压淹没水射流沿程速度的计算方法，其特征在于：所述的通过电导率法试验测量掺气浓度试验值具体为：

一段横截面为正方形的绝缘方管作为电导率测试装置，方管长度L＝60～80mm，截面边长l₁＝40～45mm；在绝缘方管中段的内侧壁上，贴有一对电极片，电极片长度为l₁，电极片宽度l₂＝20mm，用导线将电极片连接交流电阻测试仪；

将高压淹没射流的喷嘴与所述的绝缘方管轴心对齐，测得两电极片在静水中交流电阻值R₀，然后开启高压泵并调整射流压力p_jet，当射流压力稳定时，测两电极片间电阻值R；改变射程x_i，测得I个横截面对应的静水交流电阻值R₀₁、R₀₂…R_0I，和射流的交流电阻值R₁、R₂…R_I；

计算空化锥第i个射程结点横断面的掺气浓度试验值C′_i：

式中，b_ei为第i个射程结点的空化锥半宽，R_0i为第i个射程结点静水中两电极片间的交流电阻值，R_i为第i个射程结点射流时两电极片间的交流电阻值，θ为空化锥的扩展半角，i为射程结点，i＝1,2…I，I≥8。