[发明专利]研究近壁超声空化气泡三维动力学过程的实验系统和方法

权利要求书

1.研究近壁超声空化气泡三维动力学过程的实验系统，包括集微气泡产生装置、超声驱动装置，其特征在于，还包括等腰直角三棱镜、一对垂直照射且聚焦一处的频闪光源，

所述等腰直角三棱镜直角边紧贴水槽底部壁面，竖直放置；

所述一对垂直照射且聚焦一处的频闪光源，配合高速相机对超声作用下的气泡进行光电精密测试测量；

所述微气泡产生装置主要由注射泵推动的注射器和玻璃微电极构成；

所述超声驱动装置驱动超声换能器产生超声；

所述超能换能器、玻璃微电极和三棱镜均伸入水槽；

所述等腰直角三棱镜侧面为表面镀膜的反射面，并且以其中一个直角面朝向气泡和超声换能器；

计算机利用通讯接口分别与注射泵、超声驱动装置、频闪光源和高速相机相连，计算机控制信号分别驱动注射泵推动产生气泡，触发超声驱动开始工作从而为超声换能器提供动力源而产生超声，触发频闪光源同步地垂直照射并聚焦于气泡出现区域配合高速相机开始工作来记录气泡在超声作用下三维角度的动力学过程。

2.根据权利要求1所述的研究近壁超声空化气泡三维动力学过程的实验系统，其特征在于，计算机通过图像处理软件用来处理高速相机拍摄的气泡图像，构建气泡的三维结构。

3.根据权利要求1所述的研究近壁超声空化气泡三维动力学过程的实验系统，其特征在于，所述注射器与玻璃微电极之间通过塑料微管路连接。

4.根据权利要求1所述的研究近壁超声空化气泡三维动力学过程的实验系统，其特征在于，所述玻璃微电极和超声换能器利用防水胶水与水槽固定。

5.采用如权利要求1所述的实验系统的研究方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)实验开始前，注射泵、高速相机和超声信号发生器连接到电脑终端；实验开始时，电脑终端给出控制信号，分别传送至注射泵、高速相机和超声驱动装置；

2)注射泵接收到信号开始工作，根据设定缓慢推送注射器，将注射器内部空气注入事先连接好的细管内，最终在容器内部产生气泡；

3)高速相机在之前的测试中已经将视场调整到气泡会出现的区域，两个频闪光源垂直照射也在该区域中聚焦；

4)在气泡即将到达高速相机的聚焦位置时，超声驱动装置和高速相机同时接收到触发信号后同时开始工作，超声驱动装置装置产生一定频率的电信号并输送给与之连接的超声换能器，超声换能器接收到电信号将其转换成超声波输出，超声波作用于容器内的气泡，与壁面垂直的频闪光源将气泡投射到三棱镜上，直角三棱镜侧面通过反射把气泡虚像投射到高速相机上，同时高速相机拍摄下近壁气泡在超声作用下三维角度同步地动力学过程。