[发明专利]一种空化射流特性同步检测系统及检测方法

说明书

本发明提供一种空化射流特性同步检测系统及检测方法，该系统中水箱、供水管路、测试腔和回水管路串联形成闭合检测水路；可视化的测试腔内设有空化喷嘴、靶盘和水听器；第一压力传感器位于空化喷嘴的进水口，第二压力传感器位于测试腔的排水口旁；摄像机与光源位于测试腔四周；供水管路设第一调控组件；回水管路设第二调控组件；控制器控制水泵和第一、第二调控组件；数据采集器与第一调控组件、摄像机、水听器及第一、第二压力传感器连接；计算机与数据采集器连接，用于数据采集器的信息分析，以检测射流压力振荡、空化噪声、空化射流形态及流场动力学特性。该系统及方法可实现围压下空化射流压力振荡、噪声、形态及流场动力学特性实时同步检测。

技术领域

本发明涉及空化射流试验领域，尤其涉及一种空化射流特性同步检测系统及检测方法。

背景技术

空化射流是基于空泡动力学、流体动力学等原理发展起来的一种新型高效射流，它利用空泡溃灭产生的微射流、局部高温及冲击波，可极大地提高射流冲蚀破坏能力，在深海采矿、表面处理及清洗切割等领域具有广阔应用前景。

虽然空化射流在多个领域得到应用，但由于目前空化射流特性尚不十分清晰，同时缺少有效的检测技术及方法而限制了其推广使用。

传统的空化射流特性检测方法以冲蚀实验和打击实验为主，在射流动力学及形态学特性获取方面存在不足，检测过程亦往往忽视围压及温度的影响。冲蚀实验仅能对空化射流作用的最终效果进行对比，而无法对空化射流流场等射流动力学参数进行分析。对于打击实验，淹没条件下空化射流空泡溃灭引起的压力波动较难检测，且一致性不高。

综上，现有方法均较难实现围压下空化射流压力振荡、噪声、形态及流场动力学特性的实时同步检测，因此，研制一种可靠性高、效果直观且适用于围压环境下的空化射流性能检测装置与方法，对于空化射流机理的研究完善、空化射流喷嘴的产品化及技术的推广与应用具有重要意义。

已授权专利（ZL201721677548.5）中公开了一种基于管道流体信息的水射流自振喷嘴性能检测装置与方法，在喷嘴装置上游和出水口旁安装压力传感器及水听器，并通过信息分析方法获得压力脉动特征及空化效果，进而实现射流性能的检测。但是，经过发明人研究发现，该装置还存在以下问题：喷嘴布置在钢制非透明高压容器内，无法满足射流特性可视化检测的要求，无法获取空化射流形态特征及流场动力学特性；在考虑影响空化射流特性的关键参数时，并未考虑到检测水温的影响，无法实现检测水温的精确控制。

发明内容

本发明实施例提供了一种空化射流特性同步检测系统及检测方法，能够实现围压下空化射流压力振荡、噪声、形态及流场动力学特性的实时同步检测的同时，可实现空化射流可视化检测，且对包括围压、工作压力及液体温度等在内影响空化射流特性的关键因素进行精确控制，提高检测可靠性和可重复性。

本发明实施例所提供的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种空化射流特性同步检测系统，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靶盘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，所述供水参数和所述回水参数均包括液体温度和液体压力；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；