[实用新型]空化泡溃灭机理验证实验装置

说明书

本实用新型提供一种空化泡溃灭机理验证实验装置，它包括水槽，在水槽的上部设有悬臂梁，悬臂梁与空化泡发生装置连接，在水槽内还设有升降支架，升降支架用于托住靶材；空化泡发生装置位于靶材上方；在水槽的一侧还固设有高速摄像机，高速摄像机用于拍摄空化泡发生装置产生的空化泡对靶材的影响。通过采用上述的方案，明确了空蚀机理的基本原理，即空蚀损害由微射流造成，从而终止了现有关于空蚀机理的争论。本实用新型基于对靶材形变过程的实时追踪，可以准确获取距离靶材不同位置空化泡溃灭微射流对靶材形变量的影响程度。

技术领域

本实用新型涉及空化泡检测领域，特别是一种空化泡溃灭机理验证实验装置。

背景技术

空化造成的最普遍的工程问题就是空化泡在固体表面附近溃灭时造成的材料破坏。空蚀是综合了空化的破坏作用和边界材料抵抗空蚀能力的结果。空化泡的溃灭是一个剧烈的过程。空化泡在溃灭过程中，会在溃灭点附近的流体区域产生冲击波和微射流。目前，关于空蚀机理有两种解释，一是空化泡溃灭时发出冲击的冲击波论，另一是空化泡溃灭时形成微射流的微射流论。冲击波理论认为，空化泡在溃灭后，由于空化泡内存在非凝结气体而使空化泡回弹再生，产生出强烈的冲击波，对壁面造成冲击压力。非对称空化泡收缩溃灭时形成微小孔隙，而周围的水流通过其中心的孔隙射出，称微射流，其特点是流速高，流量小，时间短，作用面小。使用弹性抗空蚀材料可以有效避免空化泡溃灭时冲击波的破坏作用，但与此同时微射流的影响更加突出，目前缺乏空化泡溃灭微射流对弹性材料形变影响程度的评价方法。

申请号为201910508756.X的中国专利文献公开的测量空化泡溃灭冲击力的装置和方法是：由激光控制器控制YAG激光器发出激光，激光束经扩束聚焦系统在水槽中诱导产生空化泡，空泡溃灭后产生的微射流和冲击波作用力会直接作用于工件，工件产生形变作用于PVDF薄膜传感器，由传感器将力信号转化为电压信号，经过电荷放大器和示波器将信号传输到计算机上，从而实现测量空泡溃灭阶段微射流和冲击波作用力大小的目的。该方法无法获取空化泡溃灭时至PVDF薄膜传感器的距离，且从PVDF薄膜传感器的信号中无法分辨是冲击波还是微射流的作用力。

申请号为201310702903.X中国专利文献公开的激光空化射流力冲击作用的检测方法及装置，通过位于金属薄板上方的电涡流位移传感器检测金属薄板与传感器之间的间距变化引起的电压变化得到金属薄板的形变，再根据薄板的弹性变形及应力公式计算出激光空化射流力的冲击作用。但其一段通过悬臂梁固定于水槽壁的方式容易导致薄板变形不均匀，影响测量结果，且从传感器的信号中无法分辨是冲击波还是微射流的作用力。

申请号为201810557103.6的中国专利文献公开的一种单空泡溃灭与材料边界耦合特性多场测量平台，通过结构应力采集系统来采集测试板上应力变化，根据测试板壁面动态响应过程，分析不同初始距离下，测试板附近空泡溃灭载荷与测试板壁面形变的相互关系与作用机理,但其采样频率较低，只能分析测试板最终形变与空泡溃灭载荷之间的关系，无法精确判断空泡溃灭阶段各部分冲击力大小。

申请号为201510141582.X的中国专利文献公开的多系统自动化协调工作的激光诱导空化强化的装置及方法，采用了高速摄像机采集水槽内的图像。实用新型人采用了该方案，但是实际采集过程中，效果不太理想，很难获取清晰的图像，而且组成结构复杂、成本高昂。该方法需要在空化泡对靶材的作用结束后，取出并清洗靶材表面，分析其残余应力分布，来确定激光空化强化的效果，因而对空化效果的评价是从残余应力分布结果反推的，并不能明确是空化泡的微射流作用还是冲击波的作用效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种空化泡溃灭机理验证实验装置，能够获取非常清晰的空化泡对靶材影响程度的图像。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种空化泡溃灭机理验证实验装置，它包括水槽，在水槽的上部设有悬臂梁，悬臂梁空化泡发生装置连接，在水槽内还设有升降支架，升降支架用于托住靶材；

空化泡发生装置位于靶材上方；