[发明专利]一种空泡发生装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空泡发生技术，特别是一种空泡发生装置及其制造方法。

背景技术

所谓空泡是指一部分压力降至水饱和蒸气压以下时产生的气泡，这些气泡是由蒸气和某些溶解于水中的气体组成的，它在国防、工农业生产、医疗卫生以及人们日常生活中具有广泛的应用前景，引起了人们的极大关注。目前，空泡已被应用于鱼雷、潜艇等水下物体的运动减阻，金属、非金属等固体表面的超声清洗，环境领域的污水净化以及微机械装置的动力输出等。空泡的发生可以通过多种途径来实现。降低液体内部压力达到饱和蒸汽压，或是升高液体的温度使之气化，或是电解液体，甚至向流动的液体中注入气体都可以获得空泡。目前主要通过两种手段产生空泡：一种是通过文丘里管，即通过降低液体内部压力达到饱和蒸汽压来产生空泡。但该方法产生的空泡数量较多，以空泡群的方式存在，溃灭速度较快，对周围壁面容易造成空蚀破坏，且难以控制。另一种方法是通过向流动的液体中注入气体的方式获得空泡。该方法较为简单，但也有很大缺陷。产生的空泡体积较大，且不能够精确地控制空泡的体积。对现有的空泡产生技术和发生装置研究表明：存在的共同问题是，空泡难以控制，包括数量和体积大小的控制。

发明内容

为解决现有技术、装置存在的上述问题，本发明要设计一种可以控制单个空泡的发生、生长和尺寸的空泡发生装置及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种空泡发生装置，包括底板、外壳罩、流入通道和流出通道，所述的外壳罩使用液体胶水与底板粘合，所述的外壳罩左侧开有流入通道、右侧开有流出通道；所述的流入通道位置高于流出通道；

所述的底板包括Pt电极、Cu涂层、Ti涂层、绝缘漆层和电极基座，所述的电极基座上面为Ti涂层，Ti涂层上面为绝缘漆层，在绝缘漆层上表面的正中间，涂覆一层两端宽、中间窄的“H”形Pt电极，再从Pt电极的两端分别引出两条线型Cu涂层，各自延伸到底板的边缘；

所述的Cu涂层与恒流源相接，在Pt电极表面产生空泡；所述的外壳罩用于盛装液体包围Pt电极；所述的流入通道和流出通道分别将液体导入和导出外壳罩。

本发明所述的外壳罩、流入通道、流出通道和电极基座采用普通透明有机玻璃制成。

本发明所述的恒流源量程为0-5A。

一种空泡发生装置的制造方法，包括以下步骤：

A、在电极基座表面采用热喷涂的工艺方法喷涂Ti涂层，再在Ti涂层的表面用同样的方法喷涂绝缘漆层；

B、在绝缘漆层的表面正中间使用热喷涂的方法喷涂一个两端宽、中间窄的“H”形Pt电极，再沿着Pt电极两端的端面使用热喷涂方法，喷涂两条Cu涂层，分别延伸至底板的边缘；

C、在外壳罩四个侧壁的底边均匀涂抹液体胶水，让外壳罩侧壁的底边与底板的涂覆面粘合在一起，各侧壁面的底边与相对应的底板边缘对齐；

D、将Cu涂层的两个接头分别接恒流源的正负极。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明采用恒流源，绝缘漆层保证电流只能流过Cu涂层和Pt电极；由于Pt电极几何尺寸已定，即电阻值固定，所以根据Q=I²Rt（I为电流，R为Pt电极电阻，Q为Pt电极的发热量，t为时间），调节I的大小，可以改变Pt电极的发热量。Ti涂层较低的热传导率确保Pt电极产生的热量最大限度的传递给液体；而液体从Pt电极获得的、用以维持空泡的发生和生长的热量Q’=aQ，a为Pt的热传导率。Q’能使液体和空泡提高的温度为△T，△T=Q’/cm,其中c为液体的比热容，m为液体质量；又根据理想气体状态方程，PV=nkT,在空泡生长过程中P、n、k都是不变的，因此可以获得V₀/V_t=T₀/T_t，下标“0”代表初始值，下标“t”代表任意时间点的值。进一步可以转化为r₀³/r_t³=T₀/(T₀+△T)，r为空泡半径，r₀一般为几微米，T₀为环境温度。

综上，通过调节恒流源电流I大小，改变Pt电极的发热量Q，从而改变维持空泡发生和生长的热量Q’，从而影响液体温度的改变△T，最终达到控制空泡半径（或体积）r的目的。