[发明专利]复杂环境下液体动力学特性试验装置

说明书

本发明涉及一种复杂环境下液体动力学特性试验装置，属于机电一体化精密仪器领域。包括复杂环境加载平台和温湿控制箱。其中，复杂环境加载平台包括XYZ三自由度快速定位机构、电场加载模块、温度场加载模块、磁场加载模块、光照加载模块、液体控制模块、基座、支架和载物台等，温湿控制箱包括温度控制模块、湿度控制模块和箱体等。优点在于：整体结构紧凑，占用空间小；采用模块化设计方法，既能够实现电场、温度场、磁场、光照的单独加载，又能实现其耦合加载，结合温度、湿度可控的环境氛围，可最大程度的模拟液体作用的实际情况，为探究复杂环境下液体的动力学特性提供了有效的方法和手段。

技术领域

本发明涉及机电一体化精密仪器领域，特别涉及一种液体动力学特性试验装置，尤指一种复杂环境下液体动力学特性试验装置。是一种能够提供电场、温度场、磁场、光照加载和恒温恒湿的多氛围环境，模拟液体作用的实际工况并对液体在复杂环境下凝固、汽化、溅射、润湿等进行探究的试验装置。

背景技术

生产和生活离不开液体，人们对液体的研究由来已久，传统的研究多局限于液体在单一场下的动力学特性，如高温表面上液体的莱顿弗罗斯特效应，电场下液体对于疏水表面的电润湿效应等等。随着科技的进步和发展，人们越来越认识到液体的动力学特性不仅受单一场的影响，而且与液体所处的复杂的氛围环境和多场耦合因素等密切相关，液体在复杂环境下会表现出与通常情况下不同甚至完全相反的特性。

在复杂环境下，液体的试验条件更加苛刻，液体的物理性能和力学行为也会与单一场作用有所区别，如磁流变抛光时磁流变液会受到磁场和温度的影响，激光3D打印时光敏树脂的固化会受到光照和温度的影响等等。然而直到现在，对于复杂环境下液体动力学特性的研究还没有比较成熟的试验装置，这给液体动力学特性的研究带来了很大的限制与不便。

因此，无论是从基础研究的角度考虑，还是从工程应用的角度考虑，一种集成温度、湿度调节并且可实现电场、温度场、磁场、光照加载的液体动力学特性试验装置对于研究液体在复杂环境下的动力学特性具有重要意义，这也必将促进微流控、医疗卫生、液体输送、机械加工以及材料防护等诸多领域的进步和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂环境下液体动力学特性试验装置，解决现有技术对液体动力学特性研究的局限性问题，尤其是解决复杂环境加载和精确调控问题。本发明除可进行传统的单一场作用下液体动力学特性的研究，也可以结合温度、湿度可控的环境氛围进行电场、温度场、磁场、光照及其耦合作用下液体动力学特性的研究。本发明基于多场耦合的机理，采用模块化设计方式，可以实现任意两个或两个以上物理场的耦合加载，结合温度、湿度可控的环境氛围，可以满足复杂环境下探究液体动力学特性的试验要求。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

复杂环境下液体动力学特性试验装置，包括复杂环境加载平台1和温湿控制箱2两部分，复杂环境加载平台1整体采用立式对称结构布置，位于温湿控制箱2内；复杂环境加载平台1包括电热耦合加载模块a103、电热耦合加载模块b107、磁场加载模块108、光照加载模块109、液体控制模块102、X向运动机构110、Y向运动机构106、Z向运动机构101、支架111、基座104和载物台105，所述电热耦合加载模块a103安装在Z向运动机构101上；电热耦合加载模块b107安装在基座104上；磁场加载模块108和光照加载模块109位于基座上方；Y向运动机构106和Z向运动机构101通过支架111与基座104上的X向运动机构110相连；液体控制模块102安装在Z向运动机构101上，载物台105位于液体控制模块102下方，与电热耦合加载模块b107相连，对载物台上方的液体施加电场、温度场、磁场和光照并探究液体在复杂环境下的动力学特性。

所述的电热耦合加载模块a103和电热耦合加载模块b107均采用液氮制冷和电热丝加热相结合的技术实现温度场的加载。