[发明专利]颗粒-水混合液动力学空化实验装置及实验方法

说明书

本发明公开一种颗粒‑水混合液动力学空化实验装置及其实验方法，涉及空化实验领域，包括第一压力罐、第二压力罐以及用于连通二者的中间实验管路，第一压力罐与第一调压装置、第一测压装置、第一排气阀、溶氧量测定装置以及第一抽真空装置均连通，第一压力罐内设置有防进气装置，防进气装置包括空心蜂窝箱、水平孔板以及多个沿第一压力罐的周向设置的竖直挡板，空心蜂窝箱可滑动地设置于第一压力罐内部，空心蜂窝箱的密度小于水，且空心蜂窝箱设置于水平孔板的上方，第二压力罐与第二调压装置、第二测压装置以及第二排气阀均连通，该装置克服了传统实验方式在保证颗粒浓度和溶氧量之间的矛盾，支持颗粒‑水混合液动力学空化。

技术领域

本发明涉及空化实验领域，特别是涉及一种颗粒-水混合液动力学空化实验装置及实验方法。

背景技术

空化是一种液体局部受低压作用或者拉应力作用的影响后，发生液-气相变的现象。动力学空化一般由液体的流动导致局部低压或者拉应力产生。动力学空化的产生和发展受多种因素影响，主要可以分为两大类：空化核和流场。近年来的研究发现往水体中加入颗粒对动力学空化的初生状态与发展形态有显著影响，比较典型的是以高含沙河流为水源的水电站或泵站中水力机械空化状态的变化。泥沙颗粒-空化造成的水力机械联合侵蚀与泥沙、空化单独造成的侵蚀往往很不相同，比较典型的结果是联合侵蚀速度远大于两者单独侵蚀之和，这表明泥沙与空化之间产生了显著的相互作用。然而，颗粒对动力学空化影响的具体规律由于实验技术不够完善以及实验数据不够充足而难以揭示。

水中的溶氧量变化会显著改变水体空化核含量，因此，控制水中溶氧量对于研究颗粒-水混合液水动力学空化非常重要。目前，现有实验装置通常为闭式循环水洞和暂冲式水洞，有些闭式循环水洞可以控制溶氧量，但用于控制溶氧量的区域流速通常十分缓慢，压力较大，使游离气泡重新溶于水中或者浮出水面，颗粒密度通常大于水，在该区域会大量沉降，从而不能保证实验的颗粒浓度；对于暂冲式水洞，解决溶氧量的控制和颗粒浓度的控制之间的矛盾是可能的，但目前的形式都是针对清水空化设计的，暂时没有支持颗粒-水混合液动力学空化的实验装置。

综上，如何克服现有技术中该类实验装置的上述技术缺陷，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种颗粒-水混合液动力学空化实验装置及实验方法，该颗粒-水混合液动力学空化实验装置及实验方法克服了传统实验方式在保证颗粒浓度和溶氧量之间的矛盾，支持颗粒-水混合液动力学空化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：