本發(fā)明涉及空化損傷實(shí)驗(yàn)，更具體地，涉及一種利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在諸如電廠發(fā)電過(guò)程中的水輸送泵和轉(zhuǎn)動(dòng)的控制閥，以及海洋船舶運(yùn)輸中的螺旋槳和葉輪等應(yīng)用時(shí)，其中高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件與水體的動(dòng)態(tài)交互常常會(huì)引發(fā)一種特殊的現(xiàn)象，即空化?？栈侵冈谝后w中形成蒸汽泡的過(guò)程，這種現(xiàn)象在高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件與液體接觸時(shí)尤為顯著。

2、空化過(guò)程中，空泡的急速產(chǎn)生、擴(kuò)張和潰滅會(huì)在流道壁面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，導(dǎo)致壁面材料的剝蝕和破壞，這種剝蝕和破壞不僅影響流道壁面的美觀性和耐用性，還可能影響其結(jié)構(gòu)和安全性，故控制或減弱空化損傷程度的研究極具意義。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)公布號(hào)為cn117723477a的專利文件公開(kāi)了一種電火花誘導(dǎo)空泡發(fā)生與測(cè)量裝置及方法，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)放電，從而形成由儲(chǔ)能電容輸入端到儲(chǔ)能電容輸出端的放電回路，產(chǎn)生脈沖電壓，并施加到水下電極，激發(fā)空泡發(fā)生，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)閉合的同時(shí)，高壓直流電源經(jīng)控制開(kāi)關(guān)向同步器發(fā)送脈沖信號(hào)，同步器向高速攝像機(jī)以及示波器輸出信號(hào)，高速攝像機(jī)同步拍攝水下電極發(fā)生空泡現(xiàn)象，示波器記錄由高壓探針與羅氏線圈測(cè)量的放電過(guò)程中的電壓及電流波形。也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)存在一種通過(guò)電火花激發(fā)產(chǎn)生空化，并且在產(chǎn)生空化時(shí)準(zhǔn)確記錄空泡的產(chǎn)生至潰滅的過(guò)程的裝置，但是該裝置無(wú)法控制或減弱空化損傷程度，也無(wú)法進(jìn)行控制或減弱空化損傷程度的研究。

4、因此，亟需提供一種利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法，來(lái)研究控制空化損傷程度，以減弱空泡潰滅對(duì)固體表面的損傷程度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法。

2、一方面，本發(fā)明提供一種利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)，包括：沖擊電流發(fā)生器、攝像裝置、卸載裝置、平板、蠕動(dòng)泵和移動(dòng)裝置，其中，

3、所述沖擊電流發(fā)生器，包括依次連接的儲(chǔ)能電容、第一電阻、二極管、可調(diào)式高壓直流電源和充電開(kāi)關(guān)；所述沖擊電流發(fā)生器還包括置于透明水箱內(nèi)的電極，所述電極的正極與所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接，所述電極的負(fù)極與所述儲(chǔ)能電容的輸出端連接；所述沖擊電流發(fā)生器還包括電壓表，所述電壓表的正極與所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接，所述電壓表的負(fù)極與所述儲(chǔ)能電容的輸出端連接；所述沖擊電流發(fā)生器還包括控制開(kāi)關(guān)，所述控制開(kāi)關(guān)的輸出端與所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接，所述控制開(kāi)關(guān)的輸入端外接電源；

4、所述攝像裝置，包括依次連接的高速攝像機(jī)、第二電阻、同步器和第三電阻，所述第三電阻與所述控制開(kāi)關(guān)連接；

5、所述卸載裝置，包括相連接的放熱電阻和卸載開(kāi)關(guān)，所述放熱電阻的輸入端與所述儲(chǔ)能電容的輸出端連接，所述卸載開(kāi)關(guān)的輸出端與所述儲(chǔ)能電容的輸入端連接；

6、所述平板，固定于所述透明水箱內(nèi)，且位于所述電極遠(yuǎn)離所述透明水箱的底面的一側(cè)；

7、所述蠕動(dòng)泵，包括相連接的主體和軟管，沿垂直于所述底面的方向上，所述軟管遠(yuǎn)離所述主體一端位于所述平板與所述電極之間；

8、所述移動(dòng)裝置，包括沿橫方向延伸的橫向滑軌組，所述橫向滑軌組位于所述平板遠(yuǎn)離所述底面的一側(cè)，所述橫向滑軌組包括沿縱方向相對(duì)設(shè)置的左橫向滑軌和右橫向滑軌，所述左橫向滑軌靠近所述底面的一側(cè)連接有至少一個(gè)左支柱，所述右橫向滑軌靠近所述底面的一側(cè)連接有至少一個(gè)右支柱，所述橫方向、所述縱方向和沿垂直于所述底面的方向兩兩垂直；所述移動(dòng)裝置還包括沿所述縱方向延伸的縱向滑軌，所述縱向滑軌一端與所述左橫向滑軌沿所述橫方向滑動(dòng)連接，另一端與所述右橫向滑軌沿所述橫方向滑動(dòng)連接；所述移動(dòng)裝置還包括沿垂直于所述底面的方向上延伸的伸縮桿，所述伸縮桿一端與所述縱向滑軌靠近所述底面的一側(cè)沿所述縱方向滑動(dòng)連接，另一端連接有夾具，所述夾具夾持所述平板。

9、可選地，所述左支柱遠(yuǎn)離所述左橫向滑軌的一端與所述右支柱遠(yuǎn)離所述右橫向滑軌的一端均與地面抵接。

10、可選地，所述左支柱遠(yuǎn)離所述左橫向滑軌的一端與所述右支柱遠(yuǎn)離所述右橫向滑軌的一端均與所述透明水箱連接。

11、可選地，還包括：

12、監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，包括相連接的示波器和第四電阻，所述第四電阻與所述同步器連接；所述監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)還包括與所述示波器連接的高壓探針和羅氏線圈，所述高壓探針的探頭接入所述儲(chǔ)能電容與所述電極的正極連接的電路，所述羅氏線圈套于所述儲(chǔ)能電容與所述電極的正極連接的電路外。

13、另一方面，本發(fā)明還提供了一種利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試方法，應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)，包括準(zhǔn)備階段和實(shí)驗(yàn)階段；

14、所述準(zhǔn)備階段包括：向所述透明水箱注入等離子水，所述等離子水的液面位于所述平板遠(yuǎn)離所述底面的一側(cè)；調(diào)整所述高速攝像機(jī)的位置，所述高速攝像機(jī)的拍攝畫(huà)面至少包括所述平板至所述電極之間的區(qū)域；

15、所述實(shí)驗(yàn)階段包括：開(kāi)啟所述蠕動(dòng)泵，所述蠕動(dòng)泵按照預(yù)設(shè)氣體注射速率和預(yù)設(shè)注射時(shí)間在所述平板靠近所述底面的一側(cè)注入預(yù)設(shè)體積的空氣泡；將所述軟管移出所述透明水箱；調(diào)整所述電極的位置，依次控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試。

16、可選地，調(diào)整所述電極的位置，依次控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，包括：

17、調(diào)整所述電極的位置，沿垂直于所述底面的方向上，所述電極的中心與所述空氣泡的中心重疊；

18、所述充電開(kāi)關(guān)閉合預(yù)設(shè)時(shí)間段，所述可調(diào)式高壓直流電源向所述儲(chǔ)能電容充電；所述充電開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)間段后斷開(kāi)，所述電壓表測(cè)量所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓是否為預(yù)設(shè)電壓；若是所述預(yù)設(shè)電壓，所述控制開(kāi)關(guān)閉合預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，所述儲(chǔ)能電容放電產(chǎn)生空泡，同時(shí)所述攝像裝置記錄測(cè)試數(shù)據(jù)；

19、所述控制開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后斷開(kāi)，所述攝像裝置輸出所述測(cè)試數(shù)據(jù)，所述卸載裝置卸載所述儲(chǔ)能電容放電后的剩余電壓。

20、可選地，調(diào)整所述電極的位置，依次控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，包括：

21、調(diào)整所述電極的位置，沿垂直于所述底面的方向上，所述電極的中心與所述空氣泡的中心重疊；

22、進(jìn)行多次測(cè)試，每次測(cè)試的預(yù)設(shè)電壓不同，預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)相同，在任一次測(cè)試過(guò)程中，所述充電開(kāi)關(guān)閉合預(yù)設(shè)時(shí)間段，所述可調(diào)式高壓直流電源向所述儲(chǔ)能電容充電；所述充電開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)間段后斷開(kāi)，所述電壓表測(cè)量所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓是否為所述預(yù)設(shè)電壓；若是所述預(yù)設(shè)電壓，所述控制開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，所述儲(chǔ)能電容放電產(chǎn)生空泡，同時(shí)所述攝像裝置記錄測(cè)試數(shù)據(jù)；所述控制開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后斷開(kāi)，所述攝像裝置輸出所述測(cè)試數(shù)據(jù)，所述卸載裝置卸載所述儲(chǔ)能電容放電后的剩余電壓。

23、可選地，調(diào)整所述電極的位置，依次控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，包括：

24、進(jìn)行多次測(cè)試，每次測(cè)試的預(yù)設(shè)距離不同，預(yù)設(shè)電壓相同，預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)相同，在任一次測(cè)試過(guò)程中，調(diào)整所述電極的位置，沿垂直于所述底面的方向上，所述電極的中心與所述空氣泡的中心重疊，所述電極的中心與所述空氣泡的中心之間的距離為所述預(yù)設(shè)距離；

25、所述充電開(kāi)關(guān)閉合預(yù)設(shè)時(shí)間段，所述可調(diào)式高壓直流電源向所述儲(chǔ)能電容充電；所述充電開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)間段后斷開(kāi)，所述電壓表測(cè)量所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓是否為所述預(yù)設(shè)電壓；若是所述預(yù)設(shè)電壓，所述控制開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，所述儲(chǔ)能電容放電產(chǎn)生空泡，同時(shí)所述攝像裝置記錄測(cè)試數(shù)據(jù)；所述控制開(kāi)關(guān)閉合所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后斷開(kāi)，所述攝像裝置輸出所述測(cè)試數(shù)據(jù)，所述卸載裝置卸載所述儲(chǔ)能電容放電后的剩余電壓。

26、可選地，所述卸載裝置卸載所述儲(chǔ)能電容放電后的剩余電壓后，還包括：

27、采用所述電壓表測(cè)量所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓是否為零；

28、若為零，結(jié)束當(dāng)前的測(cè)試；

29、若不為零，每隔預(yù)設(shè)間隔采用所述電壓表測(cè)量所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓，當(dāng)所述儲(chǔ)能電容兩端的電壓為零時(shí)，結(jié)束當(dāng)前的測(cè)試。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法，至少實(shí)現(xiàn)了如下的有益效果：

31、1、本發(fā)明提供的利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法，將平板固定于透明水箱內(nèi)，且位于電極遠(yuǎn)離透明水箱的底面的一側(cè)，通過(guò)設(shè)置平板可以研究空化空泡對(duì)流道壁面的影響。

32、2、本發(fā)明提供的利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法，蠕動(dòng)泵包括相連接的主體和軟管，沿垂直于底面的方向上，軟管遠(yuǎn)離主體一端位于平板與電極之間，通過(guò)蠕動(dòng)泵在平板靠近電極的一側(cè)注入空氣泡，在電極激發(fā)空泡產(chǎn)生時(shí)，測(cè)試空氣泡對(duì)空泡的影響，從而測(cè)試空氣泡對(duì)空化損傷的影響，為控制或減弱空化損傷程度提供新思路。

33、3、本發(fā)明提供的利用預(yù)置氣泡減弱空化損傷的測(cè)試系統(tǒng)及方法，多次測(cè)試中，調(diào)整預(yù)設(shè)工況或預(yù)設(shè)距離等不同，進(jìn)一步探究空氣泡對(duì)控制或減弱空化損傷程度的影響。

34、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

35、通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。