CN102175561A - 一种测试材料性能的空化空蚀试验设备及试验方法 - Google Patents

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张会臣
李�杰
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Abstract

本发明公开了一种测试材料性能的空化空蚀试验设备及试验方法，所述的设备包括文丘里管、水槽、离心泵、管系、压力表A、压力表B、流量计、流量调节阀A、流量调节阀B和流量调节阀C，所述的文丘里管前端通过管系依次与压力表A、流量调节阀A、流量计、离心泵和水槽连接，其后端通过管系依次与压力表B、流量调节阀B和水槽连接。本发明通过调节流量调节阀A和调节流量调节阀A使文丘里管进出口端具有一定的压力差，从而在文丘里管喉部末端和出口锥角前部出现空化现象。本发明较为接近实际工况下流体中空化空蚀的发生过程。本发明的设备所需工作部件数目少，成本低廉，工艺操作过程简单，且空化空蚀实验性能稳定。

Description

一种测试材料性能的空化空蚀试验设备及试验方法
技术领域
本发明涉及一种材料性能的试验技术，特别是一种测试材料性能的空化空蚀试验设备及试验方法。
背景技术
空化与空蚀是一种微观、瞬时、随机、多相的复杂过程，也是造成水力机械损伤破坏的主要原因之一，涉及瞬时的气液相变、能量传递和材料响应等多方面因素。空化与空蚀涉及众多的领域，如宇航、国防、航海、化工、原子能、生物和医学等。因此研究空化与空蚀现象的发生机理和抑制空蚀的技术方法不仅具有深远的理论意义，而且具有重大的现实价值。目前人类用于研究材料空化与空蚀性能的试验方法有两种：一种是现场原型实验，试验历时较长且费用较大，同时由于现场环境的复杂性，难度较大；另一种是室内试验，也被称为“快速空蚀试验”。常用室内空蚀试验设备有磁致伸缩仪、旋转圆盘空蚀设备、水滴冲击设备、超声波空化试验、激光空化试验等。对材料进行空化与空蚀性能评估的研究主要是室内试验为主，对现有的空化空蚀设备的研究表明：此类设备存在的共同问题是对过流部件产生的空化空蚀现象的流体工况模拟程度不足，而且这些设备的结构复杂、运行维护困难、造价高昂、试验过程复杂。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种接近实际工况、设备结构简单、工艺流程简易、成本低廉且性能稳定的测试材料性能的空化空蚀试验设备及试验方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种测试材料性能的空化空蚀试验设备，包括文丘里管、水槽、离心泵、管系、压力表A、压力表B、流量计、流量调节阀A、流量调节阀B和流量调节阀C，所述的文丘里管前端通过管系依次与压力表A、流量调节阀A、流量计、离心泵和水槽连接，其后端通过管系依次与压力表B、流量调节阀B和水槽连接，所述的流量调节阀C一端通过管系连接在流量计和离心泵之间、另一端通过管系与水槽连接；所述的文丘里管采用透明的聚四氟乙烯制造。
一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的试验方法，包括以下步骤：
A、将试样安装在文丘里管内部的试样安装构件上；
B、通过离心泵的运转使具有一定进口端压力的水流通过文丘里管，通过调节流量调节阀A和调节流量调节阀A使文丘里管进出口端具有一定的压力差，从而在文丘里管喉部末端和出口锥角前部出现空化现象；
C、通过流量调节阀C控制空化强度，通过运行一定时间来研究试样的空化空蚀特性。
本发明所述的一定进口端压力为0.2～0.8MPa，所述的进出口端具有一定的压力差即出口端压力与进口端压力之差在0.2～0.8MPa之间，压力差越大产生空化空蚀的现象越明显。
本发明所述的试样安装构件固定在文丘里管喉部出口端，与文丘里管中轴线平行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明的设备是基于文丘里管的试验设备，通过其进行的空化空蚀试验类似于真实的流体流经过流部件，通过压力差来获取试验过流部件产生空化气泡，通过气泡溃灭使试样获得空蚀效果，此设备较为接近实际工况下流体中空化空蚀的发生过程。由于文丘里管采用透明的聚四氟乙烯为加工材料，可以清晰地获得实验中的空化现象。
2、本发明的设备所需工作部件数目少，部件易于加工、获取，成本低廉，通过调节流量调节阀来获取所取的压力差，来获取稳定的空化气泡，从而可以进行空蚀试验，设备的工艺操作过程简单，且空化空蚀实验性能稳定。
附图说明
本发明共有附图2张，其中：
图1是一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的结构示意图。
图2是试样安装在文丘里管内部的试样安装构件上的示意图。
图中，1、流量计，2、流量调节阀A，3、压力表A，4、文丘里管，5、压力表B，6、流量调节阀B，7、水槽，8、管系，9、流量调节阀C，10、离心泵，11、试样安装构件，12、试样。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种测试材料性能的空化空蚀试验设备，包括文丘里管4、水槽7、离心泵10、管系8、压力表A3、压力表B5、流量计1、流量调节阀A2、流量调节阀B6和流量调节阀C9，所述的文丘里管4前端通过管系8依次与压力表A3、流量调节阀A2、流量计1、离心泵10和水槽7连接，其后端通过管系8依次与压力表B5、流量调节阀B6和水槽7连接，所述的流量调节阀C9一端通过管系8连接在流量计1和离心泵10之间、另一端通过管系8与水槽7连接；所述的文丘里管4采用透明的聚四氟乙烯制造。
一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的试验方法，包括以下步骤：
A、将试样12安装在文丘里管4内部的试样安装构件11上；
B、通过离心泵10的运转使具有一定进口端压力的水流通过文丘里管4，通过调节流量调节阀A2和调节流量调节阀A2使文丘里管4进出口端具有一定的压力差，从而在文丘里管4喉部末端和出口锥角前部出现空化现象；
C、通过流量调节阀C9控制空化强度，通过运行一定时间来研究试样12的空化空蚀特性。
本发明步骤B所述的进口端压力为0.2～0.8MPa，所述的进出口端具有一定的压力差即出口端压力与进口端压力之差在0.2～0.8MPa之间，压力差越大产生空化空蚀的现象越明显。
本发明所述的试样安装构件11固定在文丘里管4喉部出口端，与文丘里管4中轴线平行。

Claims (4)

1.一种测试材料性能的空化空蚀试验设备，其特征在于：包括文丘里管4、水槽7、离心泵10、管系8、压力表A3、压力表B5、流量计1、流量调节阀A2、流量调节阀B6和流量调节阀C9，所述的文丘里管4前端通过管系8依次与压力表A3、流量调节阀A2、流量计1、离心泵10和水槽7连接，其后端通过管系8依次与压力表B5、流量调节阀B6和水槽7连接，所述的流量调节阀C9一端通过管系8连接在流量计1和离心泵10之间、另一端通过管系8与水槽7连接；所述的文丘里管4采用透明的聚四氟乙烯制造。
2.一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将试样12安装在文丘里管4内部的试样安装构件11上；
B、通过离心泵10的运转使具有一定进口端压力的水流通过文丘里管4，通过调节流量调节阀A2和调节流量调节阀A2使文丘里管4进出口端具有一定的压力差，从而在文丘里管4喉部末端和出口锥角前部出现空化现象；
C、通过流量调节阀C9控制空化强度，通过运行一定时间来研究试样12的空化空蚀特性。
3.根据权利要求1所述的一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的试验方法，其特征在于：所述的进口端压力为0.2～0.8MPa，所述的进出口端具有一定的压力差即出口端压力与进口端压力之差在0.2～0.8MPa之间，压力差越大产生空化空蚀的现象越明显。
4.根据权利要求1所述的一种测试材料性能的空化空蚀试验设备的试验方法，其特征在于：所述的试样安装构件(11)固定在文丘里管(4)喉部出口端，与文丘里管(4)中轴线平行。
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