CN114964718B - 围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法，该装置包括：本体、喷嘴、四个视镜及靶盘组件，本体包括六个侧面，内部为检测容腔，上下前后侧面设有可视口，左、右侧面设左、右侧贯通孔；喷嘴设于左侧贯通孔；三视镜分别设于上下前侧面；在第一状态，另一视镜设于后侧面；靶盘组件设于右侧贯通孔内，靶盘组件包括靶盘和试样，靶盘伸入检测容腔内的一端固定有试样；在第二状态，另一视镜安装于右侧贯通孔处；靶盘组件安装于后侧面，靶盘组件包括靶盘固定底座、靶盘臂和透明试样，靶盘臂的一端固定在靶盘固定底座上，另一端固定有透明试样且向检测容腔内延伸。该装置可实现射流空化及振荡特性的侧向及轴向可视化检测。

Description

围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法

技术领域

本发明涉及工业清洗技术领域，尤其涉及一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法。

背景技术

在淹没或围压环境下，射流空化行为所伴随的空泡溃灭、压力振荡及高频噪声，可显著增强其打击冲蚀效果。而对空化及振荡特性的检测，是实现其行为可控的前提。由射流空化效应作用机理可知，其只有在淹没条件尤其在恰当空化数工况下才可以充分发挥优势。然而，目前针对射流空化特性的研究及检测多在常压淹没条件下进行，无法实现空化数的精准控制。相关技术中，一些检测设备虽然可检测射流空化冲蚀特性，但只能开展单一冲蚀实验，无法同时得到射流振荡特性，更无法实现射流空化行为的可视化研究。

现有检测设备较难实现精确空化数下射流空化、振荡特性的可视化实时检测，也无法应用于材料耐空蚀性能的评估，因此，研制一种操作简便、检测方法多样且适用于精确空化数下的射流空化及振荡特性检测装置，对于射流空化冲蚀行为研究、及射流空化技术的推广具有重要意义。

在已授权专利（ZL201820543822.8）中公开了一种围压环境下空气冲蚀试验的高压釜，其将喷嘴与靶盘安装于高压釜内，可实现射流压力振荡、空化冲蚀、流场特性的同步检测。但是，其所采用的高压釜体积较大，较难用于可视化实验，同时不能实现射流空化特征的轴向检测。

发明内容

本发明实施例提供了一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法，可以实现射流空化及振荡特性的侧向及轴向可视化检测。

本发明实施例所提供的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，该装置具有用于进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测的第一状态、及用于进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测的第二状态；

该装置包括：本体、喷嘴、四个视镜及靶盘组件，其中，所述本体呈六面体结构，其包括上侧面、下侧面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面六个侧面，内部具有检测容腔，且所述上侧面、所述下侧面、所述前侧面、所述后侧面上分别设置有所述检测容腔贯通的可视口，所述左侧面上开设与所述检测容腔贯通的左侧贯通孔，所述右侧面上开设与所述检测容腔贯通的右侧贯通孔，所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔同轴线，所述本体上还设有排水口；

所述喷嘴安装于所述左侧贯通孔，其喷头朝向所述右侧贯通孔，用于向所述检测容腔内喷射高压水，所述高压水可经由所述排水口排出；

所述四个视镜中三个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面和所述前侧面的可视口处；

在所述第一状态，所述四个视镜中另一个视镜安装于所述后侧面，以使所述四个视镜均作为侧向视镜；所述靶盘组件安装于所述右侧贯通孔内，所述靶盘组件包括靶盘和试样，所述靶盘经由所述右侧贯通孔伸入所述检测容腔内，且所述靶盘伸入所述检测容腔内的一端固定有所述试样，以使所述试样与所述喷嘴的喷头正对；

在所述第二状态，所述四个视镜中另一个视镜安装于所述右侧贯通孔处，作为轴向视镜；所述靶盘组件安装于所述后侧面的可视口处，且所述靶盘组件包括靶盘固定底座、靶盘臂和透明试样，所述靶盘固定底座安装于所述后侧面的可视口处，所述靶盘臂的一端固定在所述靶盘固定底座的靠近所述检测容腔的一侧，另一端固定有所述透明试样且向所述检测容腔内延伸，以使所述透明试样与所述喷嘴的喷头正对。

优选地，在所述第一状态时，所述靶盘包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述右侧贯通孔内的靶盘主体、及连接至所述靶盘主体的伸出所述右侧面的一端的盘面，所述盘面通过调节螺栓和夹紧螺母固定于所述本体上；调节所述调节螺栓和所述夹紧螺母时，所述靶盘主体相对所述右侧贯通孔轴向滑动，以调节喷射靶距及射流位置。

优选地，该装置还包括用于测量靶距的螺旋测微器，所述螺旋测微器与所述靶盘位置相对固定，在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上、所述喷嘴的喷头与所述试样表面接触时，所述螺旋测微器归零。

优选地，所述靶盘主体的外周面与所述右侧贯通孔的内周面之间设有第一密封圈。

优选地，所述喷嘴包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述左侧贯通孔内的喷嘴主体、及连接至所述喷嘴主体的伸出所述左侧面外的一端的法兰盘，所述法兰盘通过调节螺栓和夹紧螺母固定于所述本体的左侧面上，且所述法兰盘与所述左侧面之间设有垫片；调整所述垫片时，所述喷嘴主体相对所述左侧贯通孔轴向滑动。

优选地，所述喷嘴主体的外周面与所述左侧贯通孔的内周面之间设有第二密封圈。

优选地，所述四个视镜和所述透明靶盘底座分别通过法兰可拆卸地连接至所述本体上。

本发明实施例还提供了一种围压环境下射流空化及振荡特性检测方法，采用本发明实施例的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测及轴向可视化检测，所述方法包括：

在进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测时，将所述四个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面、所述前侧面和所述后侧面的可视口处，作为侧向视镜，所述靶盘组件安装于所述右侧贯通孔处，通过控制所述喷嘴的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置通过所述四个视镜采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析；

在进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测时，将所述四个视镜中三个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面和所述前侧面的可视口处，另外一个视镜安装于所述右侧面的右侧贯通孔处，作为轴向视镜，所述靶盘组件安装于所述后侧面的可视口处，通过控制所述喷嘴的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置至少通过该轴向视镜采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析。

优选地，所述方法中，首先，调整所述喷嘴与所述靶盘的相对位置，在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上、所述喷嘴的喷头与所述试样表面接触时，将所述螺旋测微器归零；然后，调整所述喷嘴与所述靶盘的相对位置，记录所述螺旋测微器的当前数值作为靶距。

本发明实施例所带来的有益效果如下：

本发明实施例所提供的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法中，该装置包括：本体、喷嘴、两个侧向视镜、两个轴向视镜及靶盘组件，其中所述本体为六面体结构，内部为检测容腔，上、下、前、后四个侧面开设可视口，左、右两侧开同轴线的贯通孔。该装置具有两个状态，即进行侧向可视化检测的第一状态，以及进行轴向可视化检测的第二状态。用于射流空化特性侧向检测时，上、下、前、后四个侧面分别安装视镜，左、右侧面分别安装喷嘴及靶盘组件；用于射流空化特性轴向检测时，可将后侧面的视镜替换为靶盘组件，靶盘臂及靶盘固定底座均为透明状态，而将原后侧面上的视镜改装至右侧面，作为轴向。检测过程中，高压水可由左侧的喷嘴喷出至检测容腔，最终由排水口排出，通过控制排水背压，可以实现容腔内的围压及空化数的调节。

由此可见，本发明实施例提供的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法，操作简单、安全可靠，可以实现围压下射流空化及振荡特性的可视化检测，射流检测工作效率大幅提高；在本体的上下前后四个方位均可安装视镜，解决了不同方位高速摄像装置及光源布置问题，为不同检测方案提供有力支撑；在本体右侧可安装轴向视镜，解决了轴向空化特性检测问题。同时，在本发明优选实施例中，可实现射流作业靶距及围压的精确控制，实时准确地调控射流作业参数。其可采用电子螺旋测微器对靶距进行检测，提高了靶距检测精度及可重复性。本发明为围压下射流空化及振荡特性可视化检测提供了新的手段，成为射流空化研究的有力保障。

附图说明

并入本发明中并且构成说明书的部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本发明的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本发明。

图1为本发明实施例提供的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置在第一状态时的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置在第一状态时的主视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置在第二状态时的后视图；

图5为图4中A-A向剖视图；

图6为在确定空化数环境下射流空化云不同状态示意图，其中（a）为空化数较小时空泡云形态，（b）为空化数较大时空泡云形态；

图7为在确定空化数环境下，射流振荡频谱特征。

［附图标记］

本体10；上侧面11；下侧面12；前侧面13；后侧面14；左侧面15；右侧面16；排水口17；喷嘴20；喷嘴主体21；法兰盘22；第二密封圈23；视镜30；靶盘组件40；靶盘41；靶盘主体411；盘面412；试样42；透明试样42’，靶盘固定底座43；靶盘臂44；调节螺栓51；夹紧螺母52；第一密封圈53；螺旋测微器60；法兰70。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。

需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例（无论是否明确描述）实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。

通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本发明中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。

如本发明使用的，术语“标称/标称地”是指在生产或制造过程的设计阶段期间设置的针对部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于制造过程或容限中的轻微变化导致的。如本发明使用的，术语“大约”指示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“大约”可以指示给定量的值，其例如在值的5%-15%（例如，值的±5%、±10%或±15%）内变化。

可以理解的是，本发明中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在……上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。

此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本发明中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本发明中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。

本发明实施例提供了一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，该装置具有用于进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测的第一状态、及用于进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测的第二状态；

如图1至图5所示，该装置包括：本体10、喷嘴20、四个视镜30及靶盘组件40，其中，所述本体10呈六面体结构，其包括上侧面11、下侧面12、前侧面13、后侧面14、左侧面15和右侧面16六个侧面，内部为检测容腔，所述上侧面11、所述下侧面12、所述前侧面13、所述后侧面14上分别设置有所述检测容腔贯通的可视口，所述左侧面15上开设与所述检测容腔贯通的左侧贯通孔，所述右侧面16上开设与所述检测容腔贯通的右侧贯通孔，所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔同轴线，所述本体10上还设有排水口17；

所述喷嘴20安装于所述左侧贯通孔，其喷头朝向所述右侧贯通孔，用于向所述检测容腔内喷射高压水，所述高压水可经由所述排水口17排出；

所述四个视镜30中三个视镜30分别安装于所述上侧面11、所述下侧面12和所述前侧面13的可视口处；

在所述第一状态，所述四个视镜30中另一个视镜30安装于所述后侧面14，以使所述四个视镜30均作为侧向视镜；所述靶盘组件40安装于所述右侧贯通孔内，所述靶盘组件40包括靶盘41和试样42，所述靶盘41经由所述右侧贯通孔伸入所述检测容腔内，且所述靶盘41伸入所述检测容腔内的一端固定有所述试样42，以使所述试样42与所述喷嘴20的喷头正对；

在所述第二状态，所述四个视镜30中另一个视镜30安装于所述右侧贯通孔处，作为轴向视镜；所述靶盘组件40安装于所述后侧面14的可视口处，且所述靶盘组件40包括靶盘固定底座43、靶盘臂44和透明试样42’，所述靶盘固定底座43安装于所述后侧面14的可视口处，所述靶盘臂44的一端固定在所述靶盘41固定底座的靠近所述检测容腔的一侧，另一端固定有所述透明试样42’且向所述检测容腔内延伸，以使所述透明试样42’与所述喷嘴20的喷头正对。

该装置包括：本体10、喷嘴20、两个侧向视镜、两个轴向视镜及靶盘组件40，其中所述本体10为六面体结构，内部为检测容腔，上、下、前、后四个侧面开设可视口，左、右两侧开同轴线的贯通孔。该装置具有两个状态，即进行侧向可视化检测的第一状态，以及进行轴向可视化检测的第二状态。用于射流空化特性侧向检测时，上、下、前、后四个侧面分别安装视镜30，左、右侧面分别安装喷嘴20及靶盘组件40；用于射流空化特性轴向检测时，可将后侧面14的视镜30替换为靶盘组件40，靶盘臂及靶盘41固定底座均为透明状态，而将原后侧面14上的视镜30改装至右侧面16，作为轴向。检测过程中，高压水可由左侧的喷嘴20喷出至检测容腔，最终由排水口17排出，通过控制排水背压，可以实现容腔内的围压及空化数的调节。

由此可见，本发明实施例提供的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置、及其检测方法，操作简单、安全可靠，可以实现围压下射流空化及振荡特性的可视化检测，射流检测工作效率大幅提高；在本体10的上下前后四个方位均可安装视镜30，解决了不同方位高速摄像装置及光源布置问题，为不同检测方案提供有力支撑；在本体10右侧可安装轴向视镜，解决了轴向空化特性检测问题。

作为一种优选实施例，如图3所示，在所述第一状态时，所述靶盘41包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述右侧贯通孔内的靶盘主体411、及连接至所述靶盘主体411的伸出所述右侧面16的一端的盘面412，所述盘面412通过调节螺栓51和夹紧螺母52固定于所述本体10上；调节所述调节螺栓51和所述夹紧螺母52时，所述靶盘主体411相对所述右侧贯通孔轴向滑动，以调节喷射靶距及射流位置。示例性的，所述靶盘主体411的外周面与所述右侧贯通孔的内周面之间设有第一密封圈53。

采用上述方案，在进行侧向检测时，所述靶盘组件40安装于所述本体10的右侧面16，通过所述调节螺栓51与所述夹紧螺母52固定在所述本体10上，通过调整所述夹紧螺母52，可以改变靶盘41相对位置，同时在所述本体10的右侧贯通孔内可开槽并装第一密封圈53，以实现靶盘41移动过程的密封。

作为一种优选实施例，如图2所示，该装置还包括用于测量靶距的螺旋测微器60，所述螺旋测微器60与所述靶盘41位置相对固定，在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上、所述喷嘴20的喷头与所述试样42表面接触时，所述螺旋测微器60计数归零。

采用上述方案，所述喷嘴20及所述靶盘41的喷射靶距及射流位置，可通过调节喷嘴20及靶盘41的相对位置实现，并采用螺旋测微器60精确测量。

其中，靶距即在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上喷嘴20的右侧表面与试样42的左侧表面之间的距离。当上述两表面接触时，则螺旋测微器60归零；之后，再对靶盘41与喷嘴20相对位置调整时，螺旋测微器60上的示数即为靶距。

具体地，所述螺旋测微器60可以是与靶盘41的位置相对固定，这样，当靶材在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上相对所述本体10移动时，即可根据所述螺旋测微器60测量靶材与喷嘴20之间的靶距。

所述螺旋测微器60可选用电子螺旋测微器。

进一步的，在第一状态时，所述螺旋测微器60可通过测量所述盘面412与所述本体10的右侧面16之间的相对位置关系，得到所述靶盘41与所述喷嘴20之间的靶距。例如，如图2所示，所述螺旋测微器60包括测微螺杆和微调旋钮，测温螺杆的一端抵顶于所述本体10的右侧面16上，所述微调旋钮的位置可表征所述盘面412的位置。

在第二状态时，通过所述螺旋测微器60来测量所述靶盘41固定底座在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上的位置，根据该位置变化，来测量所述靶盘41臂与所述喷嘴20的靶距。

作为一种优选地实施例，如图1和图3所示，所述喷嘴20包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述左侧贯通孔内的喷嘴主体21、及连接至所述喷嘴主体21的伸出所述左侧面15外的一端的法兰盘22，所述法兰盘22通过调节螺栓51和夹紧螺母52固定于所述本体10的左侧面15上，且所述法兰盘22与所述左侧面15之间设有垫片；调整所述垫片时，所述喷嘴主体21相对所述左侧贯通孔轴向滑动。示例性的，所述喷嘴主体21的外周面与所述左侧贯通孔的内周面之间设有第二密封圈23。

采用上述方案，通过调整所述喷嘴20与所述本体10间的垫片，可以改变二者相对位置，同时在所述本体10的左侧贯通孔内开槽并装第二密封圈23，以实现喷嘴20不同位置下的密封。

优选地，所述四个视镜30和所述透明靶盘41底座分别通过法兰70可拆卸地连接至所述本体10上。采用上述方案，通过法兰70实现视镜30以及靶盘固定底座43的安装，方便拆卸更换。

本发明实施例还提供了一种围压环境下射流空化及振荡特性检测方法，采用本发明实施例的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测及轴向可视化检测，所述方法包括：

在进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测时，将所述四个视镜30分别安装于所述上侧面11、所述下侧面12、所述前侧面13和所述后侧面14的可视口处，作为侧向视镜，所述靶盘组件40安装于所述右侧贯通孔处，通过控制所述喷嘴20的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置通过所述四个视镜30采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析；

在进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测时，将所述四个视镜30中三个视镜30分别安装于所述上侧面11、所述下侧面12和所述前侧面13的可视口处，另外一个视镜30安装于所述右侧面16的右侧贯通孔处，作为轴向视镜，所述靶盘组件40安装于所述后侧面14的可视口处，通过控制所述喷嘴20的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置至少通过该轴向视镜采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析。

优选地，所述方法中，首先，调整所述喷嘴20与所述靶盘41的相对位置，在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上、所述喷嘴20的喷头与所述试样42表面接触时，将所述螺旋测微器60归零；然后，调整所述喷嘴20与所述靶盘41的相对位置，记录所述螺旋测微器60的当前数值作为靶距。

以下结合本发明优选实施例中的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，对所述方法进行详细说明：

所述方法具体分为射流空化特性侧向可视化检测及轴向可视化检测，

进行空化特性侧向可视化检测时，具体操作如下：

首先，根据测试要求，将喷嘴20及靶盘组件40安装在所述本体10的左、右两侧，调整靶盘41及喷嘴20相对位置，使二者相接触，此时将所述螺旋测微器60归零；然后将所述靶盘41调整至合适位置，记录所述螺旋测微器60的数值，即为靶距；

然后，将四个视镜30分别采用法兰70进行紧固于所述本体10的上、下、前、后侧面上，并根据高速摄像装置的摄像要求，合理在不同视镜30方向布置光源及摄像机，通过该可视化的四个视镜30，实现射流空化侧向特性可视化检测。

进行空化特性轴向可视化检测时，具体操作如下：

首先，根据测试要求，将喷嘴20安装在所述本体10的左侧面15，将一个视镜30安装至所述本体10的右侧面16，另外三个视镜30安装于所述本体10的上、下和前侧面，靶盘组件40安装至所述本体10的后侧面14；

然后，调整靶盘组件40及喷嘴20的相对位置，使靶盘41上试样42与喷嘴20相接触，此时将所述螺旋测微器60归零；然后将所述靶盘41调整至合适位置，记录所述螺旋测微器60的数值为靶距；

然后，根据高速摄像装置的摄像要求，合理在不同视镜30方向布置光源及摄像机，通过该可视化的四个视镜30，实现射流空化轴向特性可视化检测。

针对某一实施例中的射流空化行为进行可视化检测，高速摄影得到不同空化数下空化形态的图像如图6所示。其中，图6中（a）为空化数较大工况下，射流空化云形态，该条件下空化现象被抑制，其中空化运动方向为从左向右；图6中（b）为较小空化数下，射流空化云形态，该条件下空化发展较为充分。

以上仅为空化形态学特征分析，其它特征可采用图像处理方法，基于图像的可视化数据进行分析。

采用信号分析方法，对可视化数据进行分析，得到不同状态下射流振荡特性如图7所示。其中，a曲线为较小空化数下射流振荡特性，其振荡频率较低但幅值较高；b曲线为较大空化数下射流振荡特性，其振荡频率较高但幅值较低。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，该装置具有用于进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测的第一状态、及用于进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测的第二状态；

该装置包括：本体、喷嘴、四个视镜及靶盘组件，所述本体包括上侧面、下侧面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面六个侧面，内部为检测容腔，且所述上侧面、所述下侧面、所述前侧面、所述后侧面上分别设置有可视口，所述左侧面上开设与所述检测容腔贯通的左侧贯通孔，所述右侧面上开设与所述检测容腔贯通的右侧贯通孔，所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔同轴线，所述本体上还设有排水口；

所述喷嘴安装于所述左侧贯通孔，其喷头朝向所述右侧贯通孔，用于向所述检测容腔内喷射高压水，所述高压水可经由所述排水口排出；

所述四个视镜中三个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面和所述前侧面的可视口处；

在所述第一状态，所述四个视镜中另一个视镜作为侧向视镜安装于所述后侧面；所述靶盘组件安装于所述右侧贯通孔内，所述靶盘组件包括靶盘和试样，所述靶盘经由所述右侧贯通孔伸入所述检测容腔内，且所述靶盘伸入所述检测容腔内的一端固定有所述试样，以使所述试样与所述喷嘴的喷头正对；

在所述第二状态，所述四个视镜中另一个视镜作为轴向视镜安装于所述右侧贯通孔处；所述靶盘组件安装于所述后侧面的可视口处，且所述靶盘组件包括靶盘固定底座、靶盘臂和透明试样，所述靶盘固定底座安装于所述后侧面的可视口处，所述靶盘臂的一端固定在所述靶盘固定底座的靠近所述检测容腔的一侧，另一端固定有所述透明试样且向所述检测容腔内延伸，以使所述透明试样与所述喷嘴的喷头正对。

2.根据权利要求1所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，在所述第一状态时，所述靶盘包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述右侧贯通孔内的靶盘主体、及连接至所述靶盘主体的伸出所述右侧面的一端的盘面，所述盘面通过调节螺栓和夹紧螺母固定于所述本体上；调节所述调节螺栓和所述夹紧螺母时，所述靶盘主体相对所述右侧贯通孔轴向滑动，以调节喷射靶距及射流位置。

3.根据权利要求1或2所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，该装置还包括用于测量靶距的螺旋测微器，所述螺旋测微器与所述靶盘位置相对固定，在所述左侧贯通孔与所述右侧贯通孔的轴线方向上、所述喷嘴的喷头与所述试样表面接触时，所述螺旋测微器归零。

4.根据权利要求2所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，所述靶盘主体的外周面与所述右侧贯通孔的内周面之间设有第一密封圈。

5.根据权利要求1所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，所述喷嘴包括：一可沿轴向滑动地穿装于所述左侧贯通孔内的喷嘴主体、及连接至所述喷嘴主体的伸出所述左侧面外的一端的法兰盘，所述法兰盘通过调节螺栓和夹紧螺母固定于所述本体的左侧面上，且所述法兰盘与所述左侧面之间设有垫片；调整所述垫片时，所述喷嘴主体相对所述左侧贯通孔轴向滑动。

6.根据权利要求5所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，所述喷嘴主体的外周面与所述左侧贯通孔的内周面之间设有第二密封圈。

7.根据权利要求1所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置，其特征在于，所述四个视镜和透明靶盘固定 底座分别通过法兰可拆卸地连接至所述本体上。

8.一种围压环境下射流空化及振荡特性检测方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的围压环境下射流空化及振荡特性检测装置进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测及轴向可视化检测，所述方法包括：

在进行射流空化及振荡特性侧向可视化检测时，将所述四个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面、所述前侧面和所述后侧面的可视口处，作为侧向视镜，所述靶盘组件安装于所述右侧贯通孔处，通过控制所述喷嘴的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置通过所述四个视镜采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析；

在进行射流空化及振荡特性轴向可视化检测时，将所述四个视镜中三个视镜分别安装于所述上侧面、所述下侧面和所述前侧面的可视口处，另外一个视镜安装于所述右侧面的右侧贯通孔处，作为轴向视镜，所述靶盘组件安装于所述后侧面的可视口处，通过控制所述喷嘴的排水背压，调节所述检测容腔内围压及空化数，采用高速摄像装置至少通过该轴向视镜采集所述检测容腔内不同空化数下的图像，根据不同空化数下的空化云形态及射流振荡特性，对所述图像进行射流空化及振荡特性分析。

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