[发明专利]一种液氮空化试验验证系统及气泡产生过程观察方法

权利要求书

1.一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，包括介质供给系统、低温模拟贮箱(4)、低温出流系统、高速摄像系统和测控系统；

介质供给系统包括氮气源(1)、液氮源(14)；氮气源(1)通过第一气动球阀(2)与低温模拟贮箱(4)的进气口连接，低温模拟贮箱(4)的出气口与第二气动球阀(3)连接，液氮通过管路加注至低温模拟贮箱(4)；液氮源(14)通过第二低温球阀(15)和第一低温球阀(10)与液氮泵(11)相连；

低温出流系统包括气泡发生器(5)、不锈钢出流管、带透明观察窗的不锈钢真空出流管(6)、低温球阀(10)、液氮泵(11)、低温球阀(12)、流量计(13)；

气泡发生器(5)设置在低温模拟贮箱(4)的底部，气泡发生器(5)出口与不锈钢出流管及带透明视窗的不锈钢真空出流管(6)相连后通过第一低温球阀(10)与液氮泵(11)相连，液氮泵(11)通过第三低温球阀(12)与流量计(13)相连，透过透明观察窗(7)观察出流管不同高度位置的流体气泡产生和发展的情况，管内的液氮通过液氮泵(11)抽吸至泵后的管路，再经流量计(13)，最终排放至空气中；

高速摄像系统包括高速摄像机(8)与配套光源，高速摄像机(8)对透明视窗内的气泡产生过程进行拍摄并录像；

测控系统控制高速摄像机(8)开启和关闭，并进行数据采集。

2.根据权利要求1所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，低温出流系统用高密度橡塑隔热板绝热。

3.根据权利要求2所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，气泡发生器(5)用于模拟低温模拟贮箱(4)出口流道突变的形态，出流的液氮在此处发生空化，并向下游发展。

4.根据权利要求3所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，所述液氮空化试验验证系统配置两段带透明观察窗的不锈钢真空出流管(6)。

5.根据权利要求4所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，带透明观察窗的不锈钢真空出流管(6)包括不锈钢真空外管(16)、内管、玻璃管(17)、抽真空接头(9)、玻璃观察窗(7)、法兰(18)，外管(16)两端分别设置用于连接的法兰(18)，外管(16)侧面设置抽真空接头(9)，内管设置一段玻璃管(17)，外管(16)侧面设置四个玻璃观察窗(7)，作为光源口和观察口。

6.根据权利要求5所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，液氮泵(11)采用变频离心式液氮泵，通过调节电机频率，改变液氮出流的流量，观察相同管路在不同流量、流速下流体的空化情况。

7.根据权利要求6所述的一种液氮空化试验验证系统，其特征在于，流量计(13)采用真空绝热的科氏流量计。