[发明专利]一种多物理耦合场空蚀装置

说明书

技术领域

本发明属于流体机械中的空蚀技术领域，具体涉及一种用于试样材料抗空蚀性能测试的多物理耦合场空蚀装置，能实现多种物理场耦合作用时，对试样材料进行空蚀试验。

背景技术

空蚀是指空化气泡溃灭时冲击固体材料表面造成材料损失的现象，空蚀通常会对水利机械泵、阀、水轮机、滑动轴承、船体等水利机械产生严重危害。解决空蚀问题比较有效的途径是提高材料的抗空蚀能力，因此材料的抗空蚀性能试验研究成为关键。

常见的抗空蚀试验装置包括振动空蚀装置、旋转圆盘空蚀装置、空化隧洞试验装置等，主要用于对标准试样材料的抗空蚀性能进行评价。其中，空化隧洞试验装置主要用于模拟管道内流体对材料的空蚀破坏，相比之下，旋转圆盘空蚀装置与振动空蚀装置的应用更为普遍，分别用于模拟高速旋转流体机械和高频振动工况下材料抗空蚀的试样试验研究。然而，真实的工作环境中，空蚀周围常常分布有电子设备、光源、振动声源、磁性材料等，因此，声场、电场、光场、磁场的多物理耦合场作用不容忽略，而传统的旋转圆盘空蚀装置与振动空蚀装置无法满足多物理耦合场空蚀试验的要求。

发明内容

本发明克服了上述空蚀试验装置存在的缺陷，提供了一种多物理耦合场空蚀装置，该装置形成了声场、电场、光场、磁场的多物理耦合场作用，在试样表面产生一种复杂的空蚀，并通过调节各个物理场参数控制空化程度，以对物理场中安装的试样材料进行不同程度的空蚀试验。

本发明采用的技术方案为：一种多物理耦合场空蚀装置，主要包括：光场电源、磁场电源、冷却系统、环形电磁铁、变幅杆、换能器、超声电源、屏蔽罩、电极板正、电极板负、电场发生器、储水箱、蒸馏水、试样、容器、点光源、透光玻璃。所述变幅杆的端部设置有试样，试样被浸没于蒸馏水中，蒸馏水四周的环形电磁铁、电极板正和电极板负、点光源、换能器，依次导通外部的磁场电源、电场发生器、光场电源和超声电源，以在蒸馏水中形成磁、电、光和声的多物理耦合场，并在试样表面产生一种复杂的空蚀破坏。

作为优选，所述屏蔽罩采用高性能材料，一方面隔绝磁、电、光和声的多物理耦合场对外界工作环境的影响，另一方面可以隔绝外界环境对磁、电、光和声的多物理耦合场的干扰，从而保证空蚀试验的准确性。

作为优选，所述冷却系统，采用循环水冷却，通过控制水循环的流量来保证多物理耦合场中蒸馏水的恒温，从而保证空蚀试验的准确性。

作为优选，所述磁场电源、电场发生器、光场电源和超声电源提供的物理参数可调，可以在允许的物理参数范围内，任意调节磁场强度、电场强度、光场强度和超声频率的大小，以对蒸馏水中的测试试样造成不同程度的空蚀破坏。

本发明装置的多个物理场可协同或独立控制，物理参数调整灵活，恒温效果良好，试验毕后，取出试样，采用高精度天平和电镜，分别测量试样的失重和空蚀坑形貌。

有益效果：本发明的多物理耦合场空蚀装置，试样安装简便，通过调节磁场强度、电场强度、光场强度和超声频率，能对多物理耦合场中的试样材料进行不同程度的空蚀破坏试验，其空蚀效果更接近真实的物理环境空蚀，更适宜于多物理耦合场中低成本小试样材料的抗空蚀性能评价试验。

附图说明

图1为本发明试验装置的结构示意图。

【附图符号说明】1.光场电源；2.磁场电源；3.冷却系统；4.环形电磁铁；5.变幅杆；6.换能器；7.超声电源；8.屏蔽罩；9.正电极板；10.电场发生器；11.储水箱；12.蒸馏水；13.容器；14.试样；15.点光源；16.透光玻璃；17.负电极板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1：一种多物理耦合场空蚀装置，试样14安装在变幅杆5的底部，换能器6安装在变幅杆5顶部，试样14沉浸在载有蒸馏水12的容器13中，容器13的底部中心安装有透光玻璃16和点光源15，容器13的顶部和底部分别设置有正电极板9和负电极板17，容器13的四周安装有环形电磁铁4，环形电磁铁4的外围设置有冷却系统3，整套装置被放置在屏蔽罩8中，屏蔽罩8的外部还设置有光场电源1、磁场电源2、超声电源7、电场发生器10和储水箱11，其中光场电源1连接点光源15，磁场电源2连接环形电磁铁4，超声电源7连接换能器6,正电极板9和负电极板17连接电场发生器10,冷却系统3连接储水箱11。