CN111795793A - 液滴与固体壁面碰撞的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置，包括试验系统、拍摄测量系统，所述拍摄测量系统用于采集试验系统的试验视频；所述试验系统包括支撑框架与传动单元、液滴发生单元、液滴加热单元、固体壁面角度调节单元，所述固体壁面角度调节单元位于支撑框架与传动单元的下侧，所述液滴发生单元、液滴加热单元依次连接并且位于固体壁面角度调节单元的上方。本发明能够通过液滴发生单元按需产生液滴；能够通过液滴加热单元控制液滴温度、大小；能够通过固体壁面角度调节单元改变液滴与固体壁面的碰撞角度；能够通过改变液滴发生单元与固体壁面的高度控制液滴的碰撞速度。
Description
技术领域
本发明属于试验装置技术领域，具体涉及一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置。
背景技术
在内燃机的燃烧室内，不同尺寸的雾化燃油液滴以不同的入射角和碰撞速度与燃烧室内壁碰撞，碰撞后沉积铺展为油膜或发生飞溅现象，燃油液滴与燃烧室内壁的碰撞特性极大的影响着燃油的燃烧效率。机械工程中，齿轮传动系统常采用喷油或溅射润滑，润滑油滴以一定的角度和碰撞速度与齿轮的齿面碰撞，沉积形成润滑油膜，油膜的铺展流动特性极大的影响着齿轮传动系统的润滑状态和承载能力。
在航空发动机轴承腔中，从轴承旋转运动件甩出的尺寸各异的润滑油滴以不同的速度和入射角度进入轴承腔，与腔壁发生碰撞后沉积形成油膜或产生飞溅现象，沉积油膜的流动铺展特性极大的影响着轴承腔的润滑与换热功能。这些工程领域的理论分析和工程设计中，均需要系统的开展相应液滴与壁面的碰撞特性试验研究工作，但受限于研究对象的几何结构、测试技术以及试验成本，直接开展物理台架试验工作很困难，从复杂的工程背景中抽象凝练、进而设计出具有一定普适应的液滴与固体壁面碰撞的试验装置以襄助相关领域的研究工作具有显而易见的重要性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置，包括试验系统、拍摄测量系统，所述拍摄测量系统用于采集试验系统的试验视频；所述试验系统包括支撑框架与传动单元、液滴发生单元、液滴加热单元、固体壁面角度调节单元，所述固体壁面角度调节单元位于支撑框架与传动单元的下侧，所述液滴发生单元、液滴加热单元依次连接并且位于固体壁面角度调节单元的上方。
上述方案中，所述支撑框架与传动单元包括垂直丝杆-螺母副、丝杆支撑座、支架、齿链传动机构、第一光杆支撑座、横向丝杆-螺母副、第一光杆、连接板、第一连接板、第二连接板、纵向丝杆-螺母副、第二光杆、第二光杆支撑座；所述垂直丝杆-螺母副设置两个并且通过丝杆支撑座固定设置在支架的两侧，两个垂直丝杆-螺母副的顶端与齿链传动机构连接，其中一个垂直丝杆-螺母副上设置有第一手轮，所述第一光杆支撑座设置在与垂直丝杆-螺母副的滑块相连的第一连接板和第二连接板上，所述横向丝杆-螺母副和第一光杆上下依次设置并且两端分别通过丝杆支撑座和第一光杆支撑座固定在第一连接板和第二连接板上，所述横向丝杆-螺母副的一端设置第二手轮，所述横向丝杆-螺母副和第一光杆上通过套设的滑块连接连接板，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆左右依次设置并且位于支架下侧，所述纵向丝杆-螺母副的端部设置第三手轮，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆通过丝杆支撑座和第二光杆支撑座固定，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆上均套设有滑块。
上述方案中，所述支架通过铝合金型材、角件连接与固定，形成一个六面体框架结构。
上述方案中，所述液滴发生单元包括直流电源、固定板、电磁铁、圆锥形液滴器、T形活动推杆、储液箱、截止阀、管路、弹簧、圆锥形液滴发生室；所述固定板通过螺栓固定在支撑框架与传动单元的连接板上，所述固定板上方的两侧焊接有两块圆柱形电磁铁；所述圆锥形液滴器竖直放置在固定板的圆形孔中，所述圆锥形液滴器的内部开设有圆柱形台阶通孔，底部与圆锥形液滴发生室相连接，所述圆柱形台阶孔的上端与大气相通，所述圆锥形液滴发生室下端开有微孔；所述圆锥形液滴发生室的侧向开有一通孔，所述管路的一端与该通孔相连接，另一端与固定在支架顶端的储液箱相连接，所述管路上设置截止阀；所述T形活动推杆通过与圆柱形台阶孔间隙配合放入到圆锥形液滴器中，所述T形活动推杆的上端横向部分位于圆锥形液滴器上方。
上述方案中，所述圆锥形液滴发生室为中空结构，底部开设有微孔，所述微孔与圆锥形液滴器的圆柱形台阶通孔同心布置。
上述方案中，所述T形活动推杆的直杆段为上粗下细的圆柱形台阶结构，在所述T形活动推杆的竖直部分台阶处与圆锥形液滴器内部台阶处相配合位置设置弹簧。
上述方案中，所述液滴加热单元包括温控交流电源、加热线圈、石棉、金属圆管；所述金属圆管上端通过螺栓固定在支撑框架与传动单元的连接板上，所述金属圆管的轴线与液滴发生单元的圆锥形液滴发生室下端的微孔中心在同一直线上；所述加热线圈在距金属圆管上端一定距离处从上至下螺旋缠绕在金属圆管外表面；所述石棉包覆在加热线圈外部，所述温控交流电源与加热线圈连接。
上述方案中，所述固体壁面角度调节单元包括电机交流电源、固定支架、周向固定环、滚动体、周向转动环、支撑底座、转动板支座、转臂、转动板、铰链机构、紧固机构、支撑杆、辅助基板、齿轮、电机、纵向丝杆-螺母副；所述纵向丝杆-螺母副的一端安装有手轮，所述滑块设置在纵向丝杆-螺母副上；所述固定支架通过螺栓与纵向丝杆-螺母副和第二光杆上的滑块固定连接；所述固定支架上方设置周向固定环，所述周向转动环设置在周向固定环上，所述周向转动环的外圆周上设置有齿形结构，所述齿形结构与位于周向转动环下侧的齿轮啮合，所述齿轮与电机连接，所述周向转动环两端的顶部分别设置支撑底座，每个支撑底座上设置转动板支座，两个转动板支座上均设置转臂，两个转臂的输出端分别与转动板的两侧连接，所述周向转动环内水平设置辅助基板，所述纵向丝杆-螺母副两端通过丝杆支撑座固定在辅助基板上，所述支撑杆的一端通过铰链机构固定在纵向丝杆-螺母副套设的滑块上，另一端与转动板上的铰链结构连接。
上述方案中，所述周向固定环的内表面紧挨着端面两侧沿周向设置有两组对称分布的半圆柱形凹坑，中段设置向外凸起的半圆弧形槽；所述周向转动环为具有一定壁厚的半圆柱形结构，其一侧端面设置有周向刻度标尺，所述周向转动环和周向固定环通过滚动体相接触实现自由转动。
上述方案中，所述拍摄测量系统包括高速摄像机、辅助光源、数据采集与处理系统；所述高速摄像机用于拍摄液滴与固体壁面碰撞的过程并与数据采集与处理系统相连接；所述辅助光源用于为拍摄提供光源；所述数据采集与处理系统将液滴与固体壁面碰撞的试验图像和录像记录在数据采集与处理系统硬盘中。
与现有技术相比，本发明能够通过液滴发生单元按需产生液滴；能够通过液滴加热单元控制液滴温度、大小；能够通过固体壁面角度调节单元改变液滴与固体壁面的碰撞角度；能够通过改变液滴发生单元与固体壁面的高度控制液滴的碰撞速度；能够通过拍摄测量系统较为清晰的观测到液滴与固体壁面碰撞的物理过程；通过本发明能够较为准确的反应液滴与固体壁面碰撞的实际行为，为相关领域的研究工作提供技术支持。
附图说明
图1是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置的试验系统图；
图2是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中支撑框架与传动单元示意图；
图4是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中支撑框架与传动单元轴测图
图5是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中液滴发生单元示意图；
图6是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中固定板示意图；
图7是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中液滴加热单元的示意图；
图8是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中固体壁面角度调节单元的示意图；
图9是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中固体壁面角度调节单元的轴侧图；
图10是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中周向转动环的示意图；
图11是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中周向固定环的示意图；
图12是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中紧固机构的示意图；
附图13是本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置中拍摄测量系统示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提供一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置，如图1所示，包括试验系统1、拍摄测量系统2，所述拍摄测量系统2用于采集试验系统1的试验视频；所述试验系统1包括支撑框架与传动单元3、液滴发生单元4、液滴加热单元5、固体壁面角度调节单元6，所述固体壁面角度调节单元6位于支撑框架与传动单元3的下侧，所述液滴发生单元4、液滴加热单元5依次连接并且位于固体壁面角度调节单元6的上方。
所述支撑框架与传动单元3包括垂直丝杆-螺母副31、丝杆支撑座32、支架、齿链传动机构33、第一光杆支撑座34、横向丝杆-螺母副35、第一光杆36、连接板37、第一连接板371、第二连接板372、纵向丝杆-螺母副38、第二光杆39、第二光杆支撑座40；所述垂直丝杆-螺母副31设置两个并且通过丝杆支撑座32固定设置在支架的两侧，两个垂直丝杆-螺母副31的顶端与齿链传动机构33连接，其中一个垂直丝杆-螺母副31上设置有第一手轮311，所述第一光杆支撑座34设置在与垂直丝杆-螺母副31的滑块相连的第一连接板371和第二连接板372上，所述横向丝杆-螺母副35和第一光杆36上下依次设置并且两端分别通过丝杆支撑座32和第一光杆支撑座34固定在第一连接板371和第二连接板372上，所述横向丝杆-螺母副35的一端设置第二手轮351，所述横向丝杆-螺母副35和第一光杆36上通过套设的滑块连接连接板37，所述纵向丝杆-螺母副38和第二光杆39左右依次设置并且位于支架下侧，所述纵向丝杆-螺母副38的端部设置第三手轮381，所述纵向丝杆-螺母副38和第二光杆39通过丝杆支撑座32和第二光杆支撑座40固定，所述纵向丝杆-螺母副38和第二光杆39上均套设有滑块。
所述支架通过铝合金型材310、角件312连接与固定，形成一个六面体框架结构，要保证铝合金型材310之间的平行或垂直。
具体地，如图3、4所示，所述垂直丝杆-螺母副31由两套滚珠丝杆-螺母副构成，滚珠丝杆平行布置，两端通过丝杆支撑座32固定连接在六面体框架结构上，两个滚珠丝杆-螺母副顶端通过齿链传动机构33连接，其中左侧滚珠丝杆-螺母副上安装有第一手轮311，第一手轮311转动带动该滚珠丝杆-螺母副旋转，同时通过齿链传动机构33使与齿链相连的另一套滚珠丝杆-螺母副同步旋转，滑块通过螺钉与垂直丝杆-螺母副31的螺母固定连接，两个滑块分别通过内六角螺钉与第一连接板371和第二连接板372固定连接；所述横向丝杆-螺母副35为一套滚珠丝杆-螺母副，滚珠丝杆-螺母副两端分别通过丝杆支撑座32固定在与垂直丝杆-螺母副31中滑块相连接的第一连接板371和第二连接板372上，滑块通过螺钉与横向丝杆-螺母副35的螺母固定连接，该横向丝杆-螺母副35上安装有第二手轮351，与横向丝杆-螺母副35相配套使用的是第一光杆36，该第一光杆36通过第一光杆支撑座34固定在与垂直丝杆-螺母副31中滑块相连接的第一连接板371和第二连接板372上，滑块套在第一光杆36上，并且可以沿着第一光杆36自由滑动，横向丝杆-螺母副35上的滑块与第一光杆36上的滑块与连接板37固定连接，转动第二手轮351可以保证两滑块沿着横向同步移动；所述纵向丝杆-螺母副38为一套滚珠丝杆-螺母副，滚珠丝杆-螺母副两端分别通过丝杆支撑座32固定在六面体框架上，滑块通过螺钉与纵向丝杆-螺母副38的螺母固定连接，纵向丝杆-螺母副38上安装有第三手轮381，与纵向丝杆-螺母副38相配套使用的是第二光杆39，该第二光杆39通过第二光杆支撑座40固定在六面体框架上，滑块套在第二光杆39上，并且可以沿着第二光杆39自由滑动。
所述液滴发生单元4包括直流电源41、固定板42、电磁铁43、圆锥形液滴器44、T形活动推杆45、储液箱46、截止阀47、管路48、弹簧49、圆锥形液滴发生室491；所述固定板42通过螺栓固定在支撑框架与传动单元3的连接板37上，所述固定板42上方的两侧焊接有两块圆柱形电磁铁43；所述圆锥形液滴器44竖直放置在固定板42的圆形孔中，所述圆锥形液滴器44的内部开设有圆柱形台阶通孔，底部与圆锥形液滴发生室491相连接，所述圆柱形台阶孔的上端与大气相通，所述圆锥形液滴发生室491下端开有微孔；所述圆锥形液滴发生室491的侧向开有一通孔，所述管路48的一端与该通孔相连接，另一端与固定在支架顶端的储液箱46相连接，所述管路48的中间设置截止阀47，用于控制从储液箱46流向圆锥形液滴发生室491的液体量；所述T形活动推杆45通过与圆柱形台阶孔间隙配合放入到圆锥形液滴器44中，所述T形活动推杆45的上端横向部分位于圆锥形液滴器44上方。
所述T形活动推杆45的直杆段为上粗下细的圆柱形台阶结构，在T形推杆45直杆段与圆锥形液滴器44内部台阶相配合位置设置有一个弹簧49，T形推杆45直杆段下端面与圆锥形液滴发生室491微孔出口保持一定距离。
所述圆锥形液滴发生室491为中空结构，底部开设有微孔，微孔与圆锥形液滴器44的圆柱形台阶通孔同心布置，微孔孔径保证常温常压下液滴不能脱离微孔。
具体地，如图5、6所示，所述固定板42上方两侧焊接有两块圆柱形电磁铁43，保证两块电磁铁43高度相同；所述圆锥形液滴发生室491的微孔孔径保证常温常压下不能滴出液滴；所述截止阀47可以控制储液箱46中液体向圆锥形液滴发生室491的流动；所述T形活动推杆45通过与圆柱形台阶孔间隙配合放入到圆锥形液滴器44中，T形活动推杆45上端横向部分位于圆锥形液滴器44上方，并法兰下端面与圆锥形液滴器44的上端面保持一定距离，同时与两电磁铁43保持相同的间距，T形活动推杆45的直杆段下端与圆锥形液滴发生室491下端微孔保持一定距离；电磁铁43通电后T形活动推杆45与电磁铁43吸合，T型活动推杆45向下运动，将圆锥形液滴发生室491中的液体从微孔挤出，电磁铁43断电后弹簧49将T型活动推杆45复位到初始位置，电磁铁43的通断电实现T型活动推杆45在圆锥形液滴器44内的竖直往复运动，进而实现液滴产生的功能。通过转动第二手轮351和第一手轮311可以调整固定在连接板37上的液滴发生单元4在横向的位置与垂直方向的高度，进而可以改变液滴发生单元4产生的液滴与固体壁面的碰撞位置与速度。
所述液滴加热单元5包括温控交流电源51、加热线圈52、石棉53、金属圆管54；所述金属圆管54上端通过螺栓固定在支撑框架与传动单元3的连接板37上，所述金属圆管54的轴线与液滴发生单元4的圆锥形液滴发生室491下端的微孔中心在同一直线上；所述加热线圈52在距金属圆管54上端一定距离处从上至下螺旋缠绕在金属圆管54外表面；所述石棉53包覆在加热线圈52外部，所述温控交流电源51与加热线圈52连接。
具体地，如图7所示，所述石棉53均匀包覆在加热线圈52外面，石棉53能起到隔热和保护的作用。通过调节加热线圈52的电压与电流大小，使加热线圈52产生不同的温度以加热金属圆管54，液滴发生单元4产生的液滴通过加热后的金属圆管54内部后能够获得不同温度，同时液滴温度的升高也能加速液滴的蒸发进而间接改变液滴直径的大小。
所述金属圆管54轴线与圆锥形液滴发生室491的微孔中心共线。
所述固体壁面角度调节单元6包括电机交流电源61、固定支架62、周向固定环63、滚动体64、周向转动环65、支撑底座66、转动板支座67、转臂68、转动板69、铰链机构611、紧固机构612、支撑杆613、辅助基板614、齿轮615、电机616、纵向丝杆-螺母副617，所述纵向丝杆-螺母副617的一端安装有手轮6171，所述滑块6172设置在纵向丝杆-螺母副617上；所述固定支架62通过螺栓与纵向丝杆-螺母副38和第二光杆39上的滑块固定连接；所述固定支架62上方设置周向固定环63，所述周向转动环65设置在周向固定环63上，所述周向转动环65的外圆周上设置有齿形结构，所述齿形结构与位于周向转动环65下侧的齿轮615啮合，所述齿轮615与电机616连接，所述周向转动环65两端的顶部分别设置支撑底座66，每个支撑底座66上设置转动板支座67，两个转动板支座67上均设置转臂68，两个转臂68的输出端分别与转动板69的两侧连接，所述周向转动环65内水平设置辅助基板614，所述纵向丝杆-螺母副617两端通过丝杆支撑座固定在辅助基板614上，所述支撑杆613的一端通过铰链机构611固定在纵向丝杆-螺母副617套设的滑块上，另一端与转动板69上的铰链机构611连接。
所述周向固定环63为具有一定壁厚的半圆柱形中空结构，中部有沿周向外凸的环形方槽，靠近侧端面沿周向设置有两组对称分布的半圆柱形凹坑，中心位置开设有一个方孔，周向固定环63通过焊接固定在固定支架62上。滚动体64为短圆柱结构，放置于周向固定环的半圆柱形凹坑内；
所述周向转动环65为具有一定壁厚的半圆柱形中空结构，侧端面设置有周向刻度标尺，外表面中段设置有一定宽度的环形齿形结构，齿形结构能够在周向固定环63的环形方槽内自由转动，周向转动环65放置在周向固定环63的内表面上，二者通过滚动体64相接触并且自由转动。
具体地，如图8、9所示，在所述周向固定环63下方开有一个方孔，该周向固定环63通过焊接固定在固定支架62上；支撑底座66通过焊接分别固定在周向转动环65左右两侧，保证支撑底座66上表面与周向转动环65左右两侧端面保持水平；转动板支座67通过螺栓分别固定在两个支撑底座66上；所述转臂68一端安装在转动板支座67上，另一端具有一段水平面并加工出一个螺纹孔；转动板69通过螺栓与相对应两个转臂68的水平面分别固定连接，使转动板69一侧能固定在转臂68上；
所述电机616带动齿轮615转动进而带动与齿轮615相啮合的周向转动环65左右转动，继而带动转动板69左右转动，通过转动手轮6171改变滑块6172在纵向丝杆-螺母副617上的位置，进而改变支撑杆613的高度从而带动转动板69上下转动，使转动板69可以沿周向和垂直于周向的方向转动。
所述辅助基板614通过焊接水平固定在周向转动环65内表面，并与水平状态下的转动板69保持一定高度；纵向丝杆-螺母副617两端通过丝杆支撑座固定在辅助基板614上，一端安装有手轮；齿轮615安装在电机616的输出轴上，并通过周向固定环63下方的方孔与周向转动环65外表面齿形结构相啮合。通过对电机616的供电能带动齿轮615转动进而带动与齿轮615相啮合的周向转动环65左右转动，周向转动环65带动转动板69左右转动，通过转动手轮6171能改变滑块6172在纵向丝杆-螺母副617上的纵向位置进而通过支撑杆613带动转动板69上下转动，使转动板69可以沿周向和垂直于周向改变其角度。
如图10所示，周向转动环65为具有一定壁厚的半圆柱形中空结构，其一侧端面设置有周向刻度标尺，周向转动环65外表面中段部分存在具有一定宽度的齿形结构。
如图11所示，周向固定环63为具有一定壁厚的半圆柱形中空结构，在周向固定环63内表面紧挨着端面两侧各均布有6个半圆柱形凹坑，外表面中段存在具有一定宽度的向外凸起的半圆弧形方槽，在周向固定环63下方开有一个方孔。
如图12所示，所述紧固机构612包括固定螺柱6121、螺母6122、转动片6123、紧定螺钉6124；固定螺柱6121为中间有短圆柱特征的双头螺柱结构，下端螺纹段与转动板69的螺纹孔固定连接；转动片6123为具有一定厚度的薄片结构，一端开有通孔，一端开有螺纹孔，转动片6123的通孔端装入固定螺柱6121上端，并用螺母6122紧定；紧固螺钉6124安装在转动片6123螺纹孔中，通过调整紧定螺钉6124旋入螺纹孔的长度，控制紧固螺钉6124对固体壁面的压紧程度。
如图13所示，所述拍摄测量系统2包括高速摄像机21、辅助光源22、数据采集与处理系统23；所述高速摄像机21用于拍摄液滴与固体壁面碰撞的过程并与数据采集与处理系统23相连接；所述辅助光源22用于为拍摄提供光源；所述数据采集与处理系统23用于存储和分析采集的数据图像。
本实施例在进行液滴与固体壁面碰撞的试验时，可按照如下步骤进行：
1、将试验所需固体壁面通过紧固机构612固定在转动板69上；
2、调节液滴发生单元4、液滴加热单元5、固体壁面角度调节单元6到试验需要的位置并固定；
3、关闭截止阀47，向储液箱46中加入适量的液体，打开截止阀47，电磁铁43通电，液滴发生单元4产生一定直径的液滴，与此同时采用液体收集器(如烧杯)收集产生的液滴；
4、调节温控交流电源的输出功率控制液滴加热单元5的温度并保持；
5、调整高速相机的拍摄位置和辅助光源的强度与位置，高速相机对焦，使高速相机达到最佳拍摄条件；
6、移除液体收集器皿并启动高速相机拍摄记录液滴与固体壁面碰撞的过程，当一定数量的液滴从液滴发生单元的微孔流出后再次采用液体收集器皿收集产生的液滴，隔断液滴与壁面的碰撞，关闭截止阀；
7、改变固体壁面的角度、液滴发生单元4距离固体壁面的高度、以及液滴加热单元5的温度后重复第2～6步试验过程。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，包括试验系统、拍摄测量系统，所述拍摄测量系统用于采集试验系统的试验视频；所述试验系统包括支撑框架与传动单元、液滴发生单元、液滴加热单元、固体壁面角度调节单元，所述固体壁面角度调节单元位于支撑框架与传动单元的下侧，所述液滴发生单元、液滴加热单元依次连接并且位于固体壁面角度调节单元的上方。
2.根据权利要求1所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述支撑框架与传动单元包括垂直丝杆-螺母副、丝杆支撑座、支架、齿链传动机构、第一光杆支撑座、横向丝杆-螺母副、第一光杆、连接板、第一连接板、第二连接板、纵向丝杆-螺母副、第二光杆、第二光杆支撑座；所述垂直丝杆-螺母副设置两个并且通过丝杆支撑座固定设置在支架的两侧，两个垂直丝杆-螺母副的顶端与齿链传动机构连接，其中一个垂直丝杆-螺母副上设置有第一手轮，所述第一光杆支撑座设置在与垂直丝杆-螺母副的滑块相连的第一连接板和第二连接板上，所述横向丝杆-螺母副和第一光杆上下依次设置并且两端分别通过丝杆支撑座和第一光杆支撑座固定在第一连接板和第二连接板上，所述横向丝杆-螺母副的一端设置第二手轮，所述横向丝杆-螺母副和第一光杆上通过套设的滑块连接连接板，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆左右依次设置并且位于支架下侧，所述纵向丝杆-螺母副的端部设置第三手轮，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆通过丝杆支撑座和第二光杆支撑座固定，所述纵向丝杆-螺母副和第二光杆上均套设有滑块。
3.根据权利要求2所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述支架通过铝合金型材、角件连接与固定，形成一个六面体框架结构。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述液滴发生单元包括直流电源、固定板、电磁铁、圆锥形液滴器、T形活动推杆、储液箱、截止阀、管路、弹簧、圆锥形液滴发生室；所述固定板通过螺栓固定在支撑框架与传动单元的连接板上，所述固定板上方的两侧焊接有两块圆柱形电磁铁；所述圆锥形液滴器竖直放置在固定板的圆形孔中，所述圆锥形液滴器的内部开设有圆柱形台阶通孔，底部与圆锥形液滴发生室相连接，所述圆柱形台阶孔的上端与大气相通，所述圆锥形液滴发生室下端开有微孔；所述圆锥形液滴发生室的侧向开有一通孔，所述管路的一端与该通孔相连接，另一端与固定在支架顶端的储液箱相连接，所述管路上设置截止阀；所述T形活动推杆通过与圆柱形台阶孔间隙配合放入到圆锥形液滴器中，所述T形活动推杆的上端横向部分位于圆锥形液滴器上方。
5.根据权利要求4所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述圆锥形液滴发生室为中空结构，底部开设有微孔，所述微孔与圆锥形液滴器的圆柱形台阶通孔同心布置。
6.根据权利要求5所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述T形活动推杆的直杆段为上粗下细的圆柱形台阶结构，在所述T形活动推杆的竖直部分台阶处与圆锥形液滴器内部台阶处相配合位置设置弹簧。
7.根据权利要求6所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述液滴加热单元包括温控交流电源、加热线圈、石棉、金属圆管；所述金属圆管上端通过螺栓固定在支撑框架与传动单元的连接板上，所述金属圆管的轴线与液滴发生单元的圆锥形液滴发生室下端的微孔中心在同一直线上；所述加热线圈在距金属圆管上端一定距离处从上至下螺旋缠绕在金属圆管外表面；所述石棉包覆在加热线圈外部，所述温控交流电源与加热线圈连接。
8.根据权利要求7所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述固体壁面角度调节单元包括电机交流电源、固定支架、周向固定环、滚动体、周向转动环、支撑底座、转动板支座、转臂、转动板、铰链机构、紧固机构、支撑杆、辅助基板、齿轮、电机、纵向丝杆-螺母副；所述纵向丝杆-螺母副的一端安装有手轮，所述滑块设置在纵向丝杆-螺母副上；所述固定支架通过螺栓与纵向丝杆-螺母副和第二光杆上的滑块固定连接；所述固定支架上方设置周向固定环，所述周向转动环设置在周向固定环上，所述周向转动环的外圆周上设置有齿形结构，所述齿形结构与位于周向转动环下侧的齿轮啮合，所述齿轮与电机连接，所述周向转动环两端的顶部分别设置支撑底座，每个支撑底座上设置转动板支座，两个转动板支座上均设置转臂，两个转臂的输出端分别与转动板的两侧连接，所述周向转动环内水平设置辅助基板，所述纵向丝杆-螺母副两端通过丝杆支撑座固定在辅助基板上，所述支撑杆的一端通过铰链机构固定在纵向丝杆-螺母副套设的滑块上，另一端与转动板上的铰链结构连接。
9.根据权利要求8所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述周向固定环的内表面紧挨着端面两侧沿周向设置有两组对称分布的半圆柱形凹坑，中段设置向外凸起的半圆弧形槽；所述周向转动环为具有一定壁厚的半圆柱形结构，其一侧端面设置有周向刻度标尺，所述周向转动环和周向固定环通过滚动体相接触实现自由转动。
10.根据权利要求9所述的液滴与固体壁面碰撞的试验装置，其特征在于，所述拍摄测量系统包括高速摄像机、辅助光源、数据采集与处理系统；所述高速摄像机用于拍摄液滴与固体壁面碰撞的过程并与数据采集与处理系统相连接；所述辅助光源用于为拍摄提供光源；所述数据采集与处理系统将液滴与固体壁面碰撞的试验图像和录像记录在数据采集与处理系统硬盘中。
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Granted publication date: 20220513 |
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