[发明专利]一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置及实验方法，所述实验装置包括水槽、变频电机、柱塞泵、射流管路、过滤器、射流喷嘴、工装架、目标靶盘、步进电机、旋转轴和联轴器，本发明以高压水射流喷嘴为研究对象，通过该实验装置，测量不同水泵流量、不同靶距对于喷嘴冲击力的影响规律，同时还可以更换不同结构的喷嘴，分析喷嘴结构对于冲击力的影响规律。此外还设计了一种步进电机控制的自动旋转结构，实现不同靶距的精准切换，不需要将工装从水槽中取出更换不同靶距的目标靶块，节省了实验时间，实验更加方便省力。

技术领域

本发明属于海洋养殖业领域，特别涉及一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置及实验方法。

背景技术

随着海洋养殖业的发展，网箱得到了广泛的应用。网箱是浸泡在海水中作业，随着网箱服役时间增加，大量的海洋附着物就会附着在网箱和网衣上。海洋附着物的存在，一方面会导致网衣的网孔堵塞，阻碍水体交换，影响养殖鱼类质量；另一方面还会使得网箱的阻力增加，影响其作业安全性和使用寿命。因此海洋附着物的清洗变得尤为重要。高压水射流清洗技术凭借其高效节能、绿色环保、适用范围广等优点被广泛应用在海洋附着物清洗领域。

如何高效的利用高压水射流的能量，其核心问题就是空化射流机理的研究和喷嘴结构的设计优化。喷嘴结构的设计优化大多是通过射流冲击实验方法来研究，但是由于影响喷嘴冲击力的因素众多(如流量、靶距、喷嘴结构等)，实验装置很难同时满足各个影响因素的并行研究分析，导致了实验耗时耗力。因此，本发明提出了一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置，以高压水射流喷嘴为研究对象进行测量喷嘴冲击力的实验装置及实验方法，可以自动切换5个不同的靶距，通过变频电机也可以实现喷嘴的不同流量，为喷嘴结构的设计优化提供了技术支持，具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

为了满足在对网箱进行清洗过程中，所需高压水射流冲击力等参数的设置，提高实验效率，本发明提供一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置及实验方法，现了自动切换多个不同的靶距的冲击实验，为喷嘴结构的设计优化提供了技术支持，具有重要的理论意义和应用价值。

一种测量高压水射流喷嘴冲击力的实验装置，所述实验装置用于海洋养殖业中网箱和网衣的清洗实验，实验装置包括水槽、变频电机、柱塞泵、射流管路、过滤器、射流喷嘴、工装架、目标靶盘、步进电机、旋转轴和联轴器，所述变频电机、柱塞泵和射流喷嘴通过射流管路依次连接，所述联轴器和步进电机设置在工装架顶部，所述目标靶盘和射流喷嘴设置在工装架内，所述旋转轴一端通过联轴器与步进电机连接、另一端与目标靶盘连接，所述目标靶盘上设有多个目标靶块，每个目标靶块与射流喷嘴之间的靶距是不同的，目标靶块的中心与射流喷嘴的中心相对齐，所述步进电机每转动一次将会带动旋转轴转动，切换到下一个目标靶距使得目标靶距与射流喷嘴中心相对齐，所述射流喷嘴可更换，所述过滤器一端通过射流管深入水槽内、另一端通过射流管与柱塞泵连接。

进一步地，所述目标靶块的数量为5个，5个目标靶块有5个不同的靶距。

一种采用本发明实验装置的实验方法，所述实验方法包括以下步骤：

步骤1、组装所述实验装置；

步骤2、启动步进电机，调整一个目标靶块旋转至射流喷嘴正下方；

步骤3、启动变频电机和柱塞泵，实现不同的变频电机转速，从而带动柱塞泵实现不同转速流量，实现射流喷嘴在不同流量下对目标靶块的冲击；

步骤4、测量目标靶块冲击前后目标靶块的质量差，评估不同流量下冲击力的大小；

步骤5、启动步进电机，将目标靶盘上不同靶距的另一个目标靶块旋转至射流喷嘴正下方，重复步骤3-4，评估不同流量下冲击力的大小；

步骤6、重复步骤5，完成所有目标靶块在不同流量下冲击力大小的评估；