[发明专利]一种空化射流特性同步检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种空化射流特性同步检测系统，其特征在于，包括：水箱、供水管路、测试腔、空化喷嘴、靶盘、回水管路、第一压力传感器、水听器、第二压力传感器、摄像机、光源、控制器、数据采集器和计算机，其中，所述水箱、供水管路、测试腔和回水管路依次串联并形成闭合检测水路；

所述测试腔为可视化结构，其上设有排水口，所述空化喷嘴和所述喷嘴设置于所述测试腔内，且所述靶盘与所述空化喷嘴的射流方向处于同一直线上；所述第一压力传感器设置于所述测试腔外、且位于所述空化喷嘴的进水口处，所述第二压力传感器设置于所述测试腔外、且位于所述测试腔的所述排水口旁；所述水听器设置于所述测试腔内；所述摄像机与所述光源布设于所述测试腔的四周；所述供水管路包括水泵及用于调控及监测供水参数的第一调控组件，所述供水参数包括液体温度和液体压力；所述回水管路上设有用于调控及监测所述回水管路内的回水参数的第二调控组件，所述回水参数至少包括液体压力；所述控制器与所述水泵、所述第一调控组件和所述第二调控组件连接，用于控制所述水泵、所述第一调控组件和所述第二调控组件的工作状态；

所述数据采集器与所述第一调控组件、所述摄像机、所述水听器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器连接，用于同步获取空化射流压力振荡信息、空化噪声信息及空化射流形态图像信息，并将上述信息转换后传输至所述计算机；所述计算机与所述数据采集器连接，用于对来自所述数据采集器的信息进行在线实时分析或离线分析，以检测射流压力振荡特性、空化噪声特性、空化射流形态特性及流场动力学特性；

所述摄像机与所述光源可移动地布设于所述测试腔的四周，以使所述摄像机与所述光源之间的方位关系可切换，所述摄像机与所述光源的方位关系包括同向、对向或垂直布置；

该系统用于检测流场动力学特性时，所述闭合检测水路中的液体介质内设有示踪粒子，所述摄像机为高感光CCD相机，所述光源为高能激光光源，所述数据采集器还用于获取空化射流中示踪粒子分布信息；该系统用于检测空化射流形态特性时，所述摄像机为高速摄像机，所述光源为普通光源；

所述第一调控组件包括从所述水泵向所述测试腔方向依次串联设置的冷却器、流量计和温度计；所述第二调控组件包括压力控制阀；其中所述第一调控组件中的所述冷却器与所述控制器连接，所述第二调控组件中的所述压力控制阀与所述控制器连接，所述第一调控组件中所述流量计和所述温度计与所述数据采集器连接。

2.根据权利要求1所述的空化射流特性同步检测系统，其特征在于，所述第一压力传感器为高频传感器，其频率响应高于空化射流压力波动频率。

3.根据权利要求1所述的空化射流特性同步检测系统，其特征在于，所述水听器布设于所述空化喷嘴的喷射口旁或所述空化喷嘴的边界层内。

4.根据权利要求1所述的空化射流特性同步检测系统，其特征在于，在所述直线上所述靶盘相对所述空化喷嘴可移动，以使所述靶盘与所述空化喷嘴之间的靶距可调。

5.一种空化射流特性同步检测方法，其特征在于，采用如权利要求1至4任一项所述的空化射流特性同步检测装置进行检测，所述方法包括如下步骤：

通过所述控制器控制所述水泵、所述第一调控组件及所述第二调控组件，以达到系统预定参数，所述系统预定参数包括液体压力、液体温度及围压大小；

通过所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述水听器、所述摄像机同步获取空化射流压力振荡、空化噪声及空化射流形态图像信息；

通过所述数据采集器对上述信息转换并传输至所述计算机；

通过所述计算机对来自所述数据采集器的信息进行在线实时分析或离线分析，以检测射流压力振荡特性、空化噪声特性、空化射流形态特性及流场动力学特性；

所述方法中，在进行流场动力学特性检测时，所述闭合检测水路的液体介质中设有示踪粒子，采用高感光CCD相机作为所述摄像机，高能激光作为光源，以获取空化射流中示踪粒子分布信息；在进行空化射流形态特性检测时，所述摄像机为高速摄像机，所述光源为普通光源。

6.根据权利要求5所述的空化射流特性同步检测方法，其特征在于，所述方法具体包括：

通过所述水泵调节所述空化喷嘴提供的液体压力，通过所述冷却器调节所述液体温度，通过所述压力控制阀调节所述围压，通过移动所述靶盘调节靶距，以达到系统预定参数；通过所述流量计显示并记录检测装置中的工作水流量，通过所述第二压力传感器记录显示实验中所述测试腔内围压大小，通过所述第一压力传感器采集流体振荡信息，通过所述水听器采集空化噪声信息，通过所述摄像机同步获取空化射流形态图像信息。