[发明专利]判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果相似性的方法

说明书

本发明公开了判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果相似性的方法，包括：控制电脉冲诱发产生空化泡并获取电脉冲诱发的空化泡半径，根据第一预设条件进行空化泡打击第一试件的操作，待第一试件产生空蚀破坏后获取第一试件空蚀凹坑尺寸；控制超声波诱发产生空化泡云团并获取超声波诱发的空化泡云团特征半径，根据第二预设条件进行空化泡云团打击第二试件的操作，待第二试件产生空蚀破坏后获取第二试件空蚀凹坑尺寸；分别计算并比较电脉冲诱发产生空化泡微观尺度空蚀破坏作用效果和超声波诱发产生空化泡云团宏观尺度空蚀破坏作用效果，用于判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果的相似性。通过本发明为空蚀防护工程实践和抗空蚀材料开发提供技术支持。

技术领域

本发明涉及空化空蚀监测技术领域，具体涉及判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果相似性的方法。

背景技术

空化是一种水动力学现象，广泛存在于水利、船舶、化工、医疗和声学等多个领域。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空蚀破坏。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。空蚀问题涉及了复杂的非定常流动及固体表面特定材料对其反应等知识，包括流体力学、材料力学和物理化学等。关于材料抗空蚀性能的研究，大多将空蚀作为一种研究手段，较少关注空化本身的内在机理。虽然已经有很多经验性的方法应用于工程当中，计算已知结构潜在的空化风险，但仍有大量与底层机制相关的基本问题悬而未决，空蚀机理至今仍有争议。

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。由于空化泡尺寸小，周期短，在常规条件下很难观察到空化泡与边界相互作用全过程。空化泡的运动和变化过程具有非常复杂的动力学特性。由于动水中游移型空化泡的出现时间和空间位置存在着不确定性和随机性，且空化泡的发展和溃灭速度极快，难以捕捉其运动和变化的全过程。因此在静水中研究空化泡与边界的相互作用过程是空泡动力学研究中较为普遍的方法，如电脉冲诱发空化泡和激光脉冲诱发空化泡等，其中，电脉冲诱发空化泡是由于放电电极间瞬间的高温形成水蒸气急速膨胀形成空化泡。

超声波诱发空化泡原理与水利水电工程中的空化泡形成原理类似，而与电脉冲诱发空化泡原理不同，由于超声波能量集中，可使液体产生剧烈振动。当超声波的达到一定强度时，在液体中会产生空化现象。超声空化是指存在于液体中的微小气核，在超声环境场压力作用下，被激发形成空化泡，从而不断产生、振荡，并累积声场能量，当能量达到一定阈值时，空化泡急剧溃灭闭合，并在溃灭闭合时产生冲击波等一系列的动力学过程。在液体中传播的超声波，由于其正负压力的交替作用使得液体中大量微小气核膨胀，从而形成空化泡云团。这些空化泡云团迅速生长然后溃灭，在液体之间造成激烈的撞击，从而产生高达几千到上万个大气压强。超声空化对置于其中的试件有着清洗或空蚀破坏的作用。超声空化在制造、冶金、化工等领域应用广泛，如超声清洗、乳化、催化、电镀以及污水处理等。

当前，超声波诱发的空化泡云团广泛应用于多个工程领域，然而受限于随机性和不确定性，空蚀破坏作用宏观表征与细观原理之间缺乏关联性，各自理论模型的依据和实际结果缺乏相互验证支撑，难以为空蚀防护工程实践和抗空蚀材料开发提供技术支持。

发明内容

因此，本发明提供了判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果相似性的方法，能够由空化泡溃灭特征与试件空蚀效果的关联关系，建立空化空蚀微观机理与宏观效应的关系，将电脉冲诱发空化泡机理性试验的结果拓展到超声空化应用研究中，为空蚀防护工程实践和抗空蚀材料开发提供技术支持，以解决上述背景技术中提出的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供判断不同尺度空化泡空蚀破坏作用效果相似性的方法，包括：

控制电脉冲诱发产生空化泡并获取电脉冲诱发的空化泡半径Re，根据第一预设条件进行空化泡打击第一试件的操作，待第一试件产生空蚀破坏后获取第一试件空蚀凹坑尺寸re；