[发明专利]一种游移泡空化稳定产生装置及设计方法

权利要求书

1.一种游移泡空化稳定产生装置，其特征在于，包括:管体，管体内设有流动通道；该流动通道包括沿流动方向依次平滑连接的收缩段、喉部段、过渡段和扩散段，任意两段连接处的横截面的形状和面积均相同，流动通道横截面均为方形或者圆形；流动通道中心位于一条直线上，即中轴线；

喉部段各处的横截面为定值，收缩段、过渡段及扩散段横截面面积沿流动方向是变化的，其变化规律由上述各段的控制线决定；若流动通道横截面为方形，控制线为流动通道各处横截面的同侧对角点相连的平面曲线，若流动通道横截面为圆形，控制线为经过中轴线的平面与流动通道边缘相交的曲线；

其中，收缩段的控制线满足如下方程：

式中，

Y为收缩段某一横截面上的控制线与中轴线的距离；

Y₁为收缩段首端横截面上的控制线与的距离；

Y₂为收缩段末端横截面上控制线与中轴线的距离；

X为收缩段某一横截面与收缩段首端横截面的距离；

X_m取值范围为0.2-0.8；

L为收缩段长度；

n为3-7的整数。

2.如权利要求1中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：X_m取值范围为0.4-0.6。

3.如权利要求1中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：收缩段收缩比为3-8，收缩比为收缩段首端横截面面积与末端横截面面积之比。

4.如权利要求1中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：喉部段长度不超过喉部段横截面特征长度的2倍，若流动通道横截面为方形，则该特征长度为喉部段横截面的边长；若流动通道横截面为圆形，则该特征长度为喉部段横截面的直径。

5.如权利要求1中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：过渡段控制线为朝流动通道内凸的圆弧，其圆心角不大于1.5°，过渡段末端横截面面积与其首端横截面面积之比不小于1.2，过渡段控制线首端横截面处与中轴线平行。

6.如权利要求5中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：扩散段控制线为直线，其与中轴线夹角等于过渡段控制线的圆心角。

7.如权利要求1中所述游移泡空化稳定产生装置，其特征在于：收缩段首端设有入口段。

8.如权利要求1至7中任一所述游移泡空化稳定产生装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置装置流动通道初步参数；

(2)依据实验液体的抗拉强度、实验液体的饱和蒸汽压、该装置首端截面压力、收缩段收缩比以及伯努利方程确定该装置进口截面流速范围；其中，收缩段收缩比为收缩段首端横截面面积与末端横截面面积之比；

(3)用数值模拟方法校核装置流动通道的流态：若收缩段和过渡段的近壁面均未发生流动分离，则可认为此时的装置参数为最终参数；若收缩段或者过渡段发生流动分离，则回到第(1)步调整相应段的参数。

9.如权利要求8中所述游移泡空化稳定产生装置的设计方法，其特征在于：步骤(3)中，若收缩段发生流动分离，则回到第(1)步，减小收缩段收缩比，或者增大收缩段长度，或者减小X_m，或者减小n。

10.如权利要求8中所述游移泡空化稳定产生装置的设计方法，其特征在于：过渡段控制线为朝流动通道内凸的圆弧，步骤(3)中，若过渡段发生流动分离，则回到第(1)步，减小过渡段控制线圆心角，或增大过渡段末端横截面面积与其首端横截面面积之比。