[发明专利]一种适用于超声场的水下气泡发生及控制实验装置

说明书

本发明公开了一种适用于超声场的水下气泡发生及控制实验装置，包括T型板、丝杠、2N根纵向导杆、两根横向导轨、两个第一横向导轨滑块、两个第二横向导轨滑块、两个气泡发生器，T型板竖直固定于测试环境中；丝杠沿竖板的中心轴线设置；2N根纵向导杆等间隔平行与丝杠设置在竖板上，每根纵向导杆上设有滑动块和固定块；一根横向导轨固定在滑动块顶面，另一根横向导轨固定在固定块顶面，两个第一横向导轨滑块和两个第二横向导轨滑块，第一横向导轨滑块设置在连接滑动块的横向导轨上，第二横向导轨滑块设置在另一根横向导轨上；两个气泡发生器分别固定在两个第二横向导轨滑块上，且两个气泡发生器的顶部分别与两个第一横向导轨滑块固连。

技术领域

本发明涉及超声场影响气泡融合因素测试技术，具体是一种适用于超声场的水下气泡发生及控制实验装置。

背景技术

气泡融合是指在气液两相流或多相流中，当两个气泡相遇或者碰撞时，在某种动力学机制作用下，发生合并而成为一个气泡的现象，在化工、海洋和军事防护等众多两相流领域中广泛存在。

超声场中气泡的融合主要是指利用超声的能量，使气泡之间会发生移动互相接触，气泡之间形成液体薄膜，出现液薄膜的排水，液体薄膜破裂并最终发生破裂而融合的过程。

随着超声技术的发展，其在声化学、超声污染物降解、医疗和制药等有着广泛的应用，这是因为气泡在超声的作用下，气泡会向一起运动聚集最终发生融合，提高气泡的融合率从而改变气泡的大小以及气泡的分布，提高在上述领域的应用效率，并且利于气泡的气泡之间的能量转换和物质的传递。因此研究超声作用下气泡的融合以及融合的过程，以及超声声压、超声频率和气泡的大小对气泡融合的影响，将对提高超声在超声化学、污染物降解以及医疗中的应用效率有重要的意义。

与无超声作用下的气泡融合不同，超声场中空化气泡的半径非常小，并且在超声的作用下气泡的径向运动周期非常短，为实验提供非常大的困难，因此在实验中必须同时产生相同尺寸气泡，并可以控制气泡的大小、气泡在实验装置中的绝对位置以及气泡之间的相对位置，并减弱超声场对产生气泡影响，保持产生的气泡稳定，以便于在实验过程中清晰观测气泡径向运动和气泡之间液体薄膜间隙的变化，揭示气泡融合的过程。现有的气泡发生装置多采用在低压、高压环境下，通过金属丝短路使水发生电离而产生气泡，这种装置较依赖于电源，在较复杂的环境测试中不易实现，可靠性差，不能产生相同大小气泡，也无法有效控制尺寸变化以及多气泡生成，并不适用于超声场测试环境。

因此实验时要设计一种可靠性较强、结构简单的水下气泡发生及控制实验装置，以实现同时产生多个相同大小气泡、有效控制气泡的半径大小、控制各气泡产生位置，且可以在超声场中保持气泡稳定的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于超声场的水下气泡发生及控制实验装置，可对超声场影响气泡融合的因素进行观察与测试研究，更好地揭示其机理。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于超声场的水下气泡发生及控制实验装置，包括，

T型板，其包括横板和竖板，竖板垂直固定在横板顶面，使得T型板作为支撑平台竖直固定于测试环境中；

丝杠，沿竖板垂直方向的中心轴线设置并固定在竖板上；

2N根纵向导杆，等间隔平行与丝杠设置在竖板上，且对称位于丝杠两侧，N≥1；每根纵向导杆上设有一个滑动块和一个固定块，滑动块位于固定块上方，固定块不能移动，滑动块能够沿纵向导杆运动；

两根相互平行的横向导轨，一根固定在2N个滑动块顶面，另一根固定在2N个固定块顶面，且两根横向导轨分别通过连接块与丝杠连接；

两个第一横向导轨滑块和两个第二横向导轨滑块，第一横向导轨滑块设置在连接滑动块的横向导轨上，第二横向导轨滑块设置在另一根横向导轨上，第一横向导轨滑块和第二横向导轨滑块分别沿横向导轨滑动；