[发明专利]一种空泡发生器及空泡制造方法

说明书

本发明涉及空化研究的技术领域，公开了一种空泡发生器，包括：载水观察箱；弹性支撑垫，所述弹性支撑垫固定于一支撑面上，弹性支撑垫的顶部与载水观察箱的底部接触，用于支撑载水观察箱，且与载水观察箱的重力保持平衡。锤击器，设在载水观察箱的上方，用于锤击箱体，使箱体加速向下运动，使箱体内部产生空化现象。阻尼器，设在载水观察箱的下方，且固定于支撑面上，用于阻停载水观察箱滑行。若干底板，所述底板的纵向横截面具有不同的几何构型，且所述底板放置于载水观察箱的箱体内部的底部，通过底板的几何构型，诱发箱体内部产生空泡；且不同几何构型的底板，诱发产生的空泡形状不同。

技术领域

本发明涉及空化研究设备的技术领域，更具体地，涉及一种空泡发生器及空泡制造方法。

背景技术

空泡是在液体介质遭到连续性破坏的基础上出现的，是压力降低的结果。或者说，当液体内某点压力降低到某个临界压力以下时，液体发生汽化，先是微观的，然后成为宏观的小气泡，尔后在液体内部或液体与固体的交界面上，汇合形成较大的蒸汽与气体的空腔，称为空泡。空泡的产生、发展与溃灭过程称为空化现象。

其中，空化现象会引起周围的流体产生剧烈的压力变化，发出噪声。在那里的物体表面除受到冲击引起损伤之外，还会导致阻力显著地增大。为此，在设计水中运转的机械时，必须考虑空泡对机械性能的影响，对空泡进行校验，避免空泡的产生。

而目前对空化现象的研究，主要集中在高速运动的情况下，局部负压区域产生的空化，而对瞬时超高加速度诱发的空化现象，鲜有精准的实验装置进行研究。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种空泡发生器及制造方法，用于研究空化和加速度以及底板几何构型之间的关系。

为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案是，

一种空泡发生器，包括：载水观察箱；

弹性支撑垫，所述弹性支撑垫固定于一支撑面上，弹性支撑垫的顶部与载水观察箱的底部接触，用于支撑载水观察箱，且与载水观察箱的重力保持平衡。

锤击器，设在载水观察箱的上方，用于锤击箱体，使箱体以大于300g的加速度向下运动，从而在箱体内部产生空化现象。

阻尼器，设在载水观察箱的下方，且固定于支撑面上，用于阻停载水观察箱滑行。

若干底板，所述底板的纵向横截面具有不同的几何构型，且所述底板放置于载水观察箱的箱体内部的底部，通过底板的几何构型，诱发箱体内部产生空泡；且不同几何构型的底板，诱发产生的空泡形状不同。

本技术方案中，锤击器在高速情况下，刚性撞击箱体时，由于动量守恒，会让箱体在瞬时具有超高的加速度，以便于实验研究空泡与加速度之间的关系。其中，箱体通过锤击器撞击，获得超高加速度后，以超高加速度向下运动，而水体由于惯性，在箱体加速下滑时会在其底部产生足够的负压条件诱发空化。同时，置于箱体底部的底板，在空化发生时，底板上的几何构型可以诱发和引导空化的发展过程，使所产生的空泡具有显著的二维特征，以便于研究空化规律。而箱体滑行至底部时，接触到阻尼器，并受到阻尼器的阻力，从而使其速度迅速下降，箱体内底部水体负压区消失，空泡进入溃灭阶段，空化现象结束。

进一步地，所述载水观察箱外部设有防冲击刚性防护框。

进一步地，所述载水观察箱至少一侧面的材质为高清抗内高压有机玻璃。

高清抗内高压有机玻璃既具有抗压抗撞击的作用，还便于观察箱体内的空泡产生情况。具体地，可以通过在箱体的外壁设置一高速摄像机，用于捕捉空泡形态，以便于判断空泡的二维化特征，以及判断二维化特征的有无。

进一步地，所述底板的上半部分具有若干凹凸结构或齿形结构。

具体地，该凹凸结构或齿形结构依次错开设置。凹凸结构或齿形结构的底板类型均属于二维结构的底板类型。