[实用新型]一种测算射流挟气量的装置

说明书

一种测算射流挟气量的装置，尤其是在进行水气两相流研究时测算水流挟带多少气体进入水中的装置，包括：射流系统、储水装置、集气装置。属于环境水力学试验领域。本实用新型的有益效果在于：提供了一种全新的测算射流挟气量的装置；该装置构造简单，成本低廉，数值准确。

技术领域

本实用新型涉及一种测算射流挟气量的装置，尤其是在进行水气两相流研究时测算水流挟带多少气体进入水中的装置，属于环境水力学试验领域。

背景技术

自由射流在空中受到重力、粘性力、表面张力、空气阻力的共同作用，其中重力的作用是使水体在纵向上拉伸；粘性力和表面张力都是尽量维持水体的表面完整、不发生破碎；空气阻力增加了水体表面的波动或者空气侵入水体内部形成空泡，扩大了水舌在水平面上的投影面积。最终入射水体的不同形态、不同掺气程度决定了其进入下游水体的挟气量、下游水体中的气泡分布和入射水体的侵入水深。自由射流形式作为大坝泄水的一种方式，在工程中很常见。射流入水后是一种复杂的湍流流动，目前对于湍流场的研究非常多，对于掺气方面只限于掺气对消能和减少气蚀破坏方面的研究，并没有涉及到水气两相流的水气掺混特性研究。因此，自由射流条件下，对下游水体水气掺混特性的研究具有重要的探索意义。

目前，对于射流水体挟带气体量的问题，没有有效的研究手段。下游水体水气掺混特性受多方面的影响，而自由射流条件作为上游的边界条件，直接影响射流水体的挟气量和入水条件。现阶段一般通过同位素方法或掺气仪方法对水体中的气泡量进行测试，但是由于同位素方法有一定的辐射风险，而掺气仪方法使用的装置属于单点采样，精度不高，因此目前尚无简单准确地获得掺气量的方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种简单准确测量不同射流射入接纳水体后挟带气体量的装置。

一种测算射流挟气量的装置，包括：射流系统、储水装置、集气装置

上述的射流系统包括：射流水泵、管道、软管、喷头，顺序相连；

上述的储水装置包括：盛水箱、备用水箱，两者中间通过阀门相连，备用水箱和盛水箱各占储水装置总体积的1/3和2/3，并且储水装置整体为长方体；

上述的集气装置包括：集气箱、抽真空管、充水管、射流入口、射流入口凹陷，其中集气箱包括箱体和集气平台，抽真空管和充水管连接在集气箱顶部，抽真空管连接抽真空装置，所述的射流入口处于射流入口凹陷的底部，射流入口凹陷为方变圆的渐变段，射流入口为圆形，射流入口凹陷上边缘连接集气平台。这样设计方式可以将阻止上浮气泡从射流入口逸出。

集气装置被支撑或吊装在储水装置预期水面位置，一般为自储水装置底部算起储水装置高度的2/3处。所述的支撑方式可以采用支柱支撑或顶部吊装。

上述的集气装置的体积须小于储水装置备用水箱的体积。储水装置备用水箱的体积小于储水装置总容量的1/3。

充水时：

在进行试验时先打开充水管，并将抽真空管与大气相通。通过充水管向装置内充水，充水时，备用水箱和盛水箱之间的阀门打开，当水面与集气平台顶部相齐平时停止充水。关闭备用水箱和盛水箱之间的阀门，将备用水箱中的水泵入盛水箱中。

排气时：

将抽真空管与真空泵连接，打开真空泵，将集气箱中的气体抽光，在盛水箱中的水体将进入集气箱，注意观察水面，依据前述设计方案，理论上水面不会低于集气平台，由于水体意外溢出等原因，水面可能低于集气平台时应注意补水。若集气箱体积小于备用水箱体积较多时，当集气箱被水充满后，水面仍会高出集气平台较多，将造成测算不准，此时应将射流水泵打开，排出一部分水量，直至集气平台与水面相平。

试验时：

将射流水泵打开，射流口对准射流入口，射入射流入口的水体挟带气体进入集气平台底部，集气平台底部的气体逐渐汇集到箱体内。