[发明专利]一种用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置

说明书

本发明公开了一种用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置，涉及液滴演变研究技术领域，包括：液滴生成系统、箱体坠落系统和数据采集系统，箱体坠落系统包括环境液体箱，环境液体箱与液滴生成系统连接，环境液体箱内设置有加热板、热成像仪和温度传感器，加热板、热成像仪和温度传感器均与数据采集系统连接。本发明通过在环境液体箱的内部设有加热板、热成像仪和温度传感器，通过加热板改变环境液体箱内的温度，进而能够对环境液体箱内的温度进行控制，使得液滴能够在不同的环境液体中演变，得出液滴演变与热场的关系，通过第一气缸和第二气缸的设置，能够改变环境液体箱以不同高度开始自由落体运动，以判断速度与液滴演变的关系。

技术领域

本发明涉及液滴演变研究技术领域，更具体的说是涉及一种用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置。

背景技术

液滴处于不相溶环境液体中并发生相对运动时，液滴会在环境液体动力学作用下发生变形甚至破碎，这种液滴演变现象普遍存在于石油工业中的开采运输过程、化工工业中的搅拌分散工艺、核安全工业中的高温熔融金属冲击冷却液等各类工程实践中。

冲击作用下环境液体中液滴演变的实验数据采集是研究这一现象的第一手资料，对液滴演变模式的甄别、液滴破碎后细小液滴粒径分布的预测、液滴演变数值研究的验证以及液滴演变机理分析等后续研究起着至关重要的作用。现有用于研究液滴演变的实验装置大多围绕高速气流冲击液滴变形破碎领域搭建，目前已有激波管、喷管等实验装置。但是现有的实验装置均不能对液滴在环境液体箱中在冲击作用下的演变与环境液体的温度及热场变化进行研究。

因此，如何提供一种能够研究热场对液滴演变过程影响的实验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置，目的在于解决上述背景技术中的问题，实现能够对在环境液体箱中，在冲击作用下的液滴演变与环境液体的温度及热场变化关系进行研究。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置，包括：液滴生成系统、箱体坠落系统和数据采集系统，所述箱体坠落系统包括环境液体箱，所述环境液体箱与所述液滴生成系统连接，所述环境液体箱内设置有加热板、热成像仪和温度传感器，所述加热板、热成像仪和温度传感器均与所述数据采集系统连接。

进一步地，所述箱体坠落系统还包括底座、伸缩支架和电磁铁，所述伸缩支架垂直设于所述底座上，所述电磁铁与所述伸缩支架的顶端固定连接，所述环境液体箱的顶部为能够与所述电磁铁吸合的材质，所述环境液体箱的侧壁为透明材质，所述电磁铁能够控制所述环境液体箱做自由落体运动。

进一步地，所述伸缩支架包括第一气缸、第二气缸和顶板，所述第一气缸和第二气缸垂直设置于所述底座上，所述第一气缸和第二气缸远离所述底座的一端通过所述顶板连接，所述电磁铁与所述第一气缸和第二气缸之间的所述顶板固定连接。

进一步地，所述底座上设有两个导向杆，所述环境液体箱上设有两个与所述导向杆配合的通道。

进一步地，该用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置还包括缓冲装置，所述缓冲装置设于所述底座的上方，用于对所述环境液体箱起到缓冲作用。

进一步地，所述液滴生成系统包括底板、第三气缸和注射器，所述第三气缸和注射器均通过支撑座与所述底板固定连接，所述注射器的活塞与所述第三气缸的伸缩端连接，所述注射器的出液口与所述环境液体箱通过输液管连通。

进一步地，该用于研究在冲击作用下液滴演变过程的实验装置还包括加速度传感器，所述加速度传感器设于所述环境液体箱上。

进一步地，所述数据采集系统包括摄影机、光源板和服务器，所述摄影机和光源板分别设于所述伸缩支架的两侧，所述服务器分别与所述第三气缸、电磁铁、加热板、热成像仪、温度传感器和加速度传感器连接。