[发明专利]一种微间隙高速流体空化观测装置

说明书

本发明公开了一种微间隙高速流体空化观测装置，包括微间隙系统、低压抽吸系统、过冷液体供应系统、照明系统和高速图像采集系统；过冷液体供应系统用于对微间隙系统提供过冷液体；微间隙系统用于提供微米级调节精度的间隙高度为毫米量级的可视化微间隙；低压抽吸系统用于控制微间隙系统内微间隙中过冷液体的抽吸压力；通过对微间隙中的过冷液体进行抽吸，提升过冷液体流速，使其压力降低，产生流质空化；高速图像采集系统用于采集和存储在流体工质在微间隙中流动过程中，流体工质空泡的生成、生长与运动图像。本发明可以实现微间隙运行过程中直接对微间隙流道工作区域的空化程度进行观测与定量化描述。

技术领域

本发明涉及空泡观测技术，特别是涉及一种基于高速图像采集的微间隙高速流体空化定量观测装置。

背景技术

工业设备中经常存在液体流经微间隙通道的实例。微间隙流道通常具有渐扩、渐缩的特点，其内部液体的流速较高、流动状况复杂。微间隙中流体的流动状态与空化、相变情况将影响工业系统的工作性能。为研究微间隙中液体空化与空泡产生机理，有必要对空泡生成、发展等过程进行观测。

由于微间隙设备的复杂性及其工作时流体的不稳定工况，因此较难在微间隙运行过程中直接对微间隙中的工质空泡进行观测。目前，对微间隙空化的研究方法是对空蚀结果进行研究，不涉及空化过程的监测；或仅对空化过程进行定性监测，无法对微间隙流道工作区域的空化程度进行观测与定量化描述。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种间隙高度为毫米量级、调节精度为微米量级的高流速微间隙空化定量观测装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种微间隙高速流体空化观测装置，其特殊之处在于：

包括微间隙系统、低压抽吸系统、过冷液体供应系统、照明系统和高速图像采集系统；

过冷液体供应系统用于对微间隙系统提供过冷液体；

微间隙系统用于提供微米级调节精度的间隙高度为毫米量级的可视化微间隙，并稳定过冷液体的流动状态；微间隙系统为流体工质提供两种流动方向：其一由微间隙边缘流向中心；其二由微间隙中心流向边缘；

低压抽吸系统用于控制微间隙系统内微间隙中过冷液体的抽吸压力；通过对微间隙中的过冷液体进行抽吸，提升过冷液体流速，使其压力降低，产生流质空化；

高速图像采集系统用于采集和存储在流体工质在微间隙中流动过程中，流体工质空泡的生成、生长与运动图像，所述照明系统为高速图像采集系统在图像采集过程提供强度合适的光线。

优选地，上述微间隙系统包括流道件、透明部件；

透明部件位于流道件下方；流道件下部端面开有微流道，与下方的透明部件形成微间隙；可通过透明部件对微间隙内部过冷液体流动状态进行观测；

流道件与透明部件之间配合的密封件用于密封微间隙，密封件包括多个薄垫片，微间隙高度通过调整流道件和透明部件的薄垫片数目进行调节，其调节精度为微米量级。

优选地，上述微间隙系统包括位移传感器和固定部件；

位移传感器在固定部件上沿圆周等间距配置若干，用于测量可视化微间隙高度。

优选地，上述位移传感器的数量为四个，固定部件底部设有分别与四个位移传感器相对应的微间隙调节螺母，紧固对应的调节螺母，使各位移传感器的示数相同，保证微间隙高度均匀。

优选地，上述微间隙系统还包括机架，流道件伸入机架内部，低压抽吸系统、过冷液体供应系统和高速图像采集系统固定在机架上，用于稳定过冷液体供应系统所供给的过冷液体的流动状态，并在低压抽吸系统从微间隙抽吸过冷液体的过程中，向微间隙内部持续供给稳定流动过冷液体。