(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210956755.3 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 何培瑜　张博　李富柱　王匀　 郭玉琴　朱聪　陈丹　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 张明明 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种新型磁力交变空化实验 装置及方法 (57)摘要 本发明公开一种新型磁力交变空化实验装 置及方法， 空化发生器正中间是贯通的空化发生 腔， 两端各设有一个磁力驱动器， 每个磁力驱动 器都具有一个活塞缸和一个通电线圈壳体， 每个 活塞缸内部各设有依次连接的一个活塞、 一个永 磁体和一个弹簧， 每个通电线圈壳体内部各设有 一个电磁铁， 每个电磁铁上绕有一个线圈， 改变 两个线圈的磁力大小以及周期， 两个活塞在交变 磁场和弹簧的作用下往复运动， 正负压交替产生 空化； 高速摄像机拍摄空化发生腔内部空泡的产 生、 发展、 溃灭过程的空泡 云形状尺寸和周期， 压 力传感器和温度传感器分别检测液体在空化发 生腔内的压力变化和温度变化， 探究容积交变空 化工艺参数与空化的剧烈程度和空化场的强弱 的关系。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115165303 A 2022.10.11 CN 115165303 A 1.一种新型磁力交变空化实验装置， 空化发生器(13)正中间是贯通的空化发生腔 (30)， 供液循环系统给空化发生器(13)内部注入液体， 其特征是： 空化发生器(13)材质透 明， 两端各设有一个磁力驱动器， 两个磁力驱动器结构相同且相 对于空化发生腔(30)的中 心对称， 每个磁力驱动器都具有一个活塞缸和 一个通电线圈壳体， 活塞缸固定连接在通电 线圈壳体和空化发生器(13)之间， 三者的中心轴共线； 每个活塞缸内部各设有依次连接的 一个活塞、 一个永磁体和一个弹簧， 活塞靠近空化 发生腔(30)这一侧， 活塞、 永磁体、 弹簧的 中心轴与 活塞缸的中心轴共线； 两个永磁体均沿中心轴 方向充磁且充磁方向相反； 每个所 述的通电线圈壳体内部各设有一个电磁铁， 每个所述的电磁铁上绕有一个线圈， 电磁铁和 线圈的中心轴与永磁体的中心轴共线； 两个所述的活塞与空化 发生腔(30)之间是一个密闭 腔； 两个所述的线圈同时通入互为相反的电流， 驱动相应的两个所述的永磁体和活塞向远 离或靠近空化发生腔(30)运动； 空化发生腔(30)内壁上布置有温度传感器(29)和压力传感 器(28)。 2.根据权利要求1所述的一种新型磁力交变空化实验装置， 其特征是： 空化发生腔(30) 是圆柱形台阶通孔， 正中间有内径变小的一段， 所述的温度传感器(29)和 压力传感器(28) 设置在所述的内径变小的一段的内壁上。 3.根据权利要求1所述的一种新型磁力交变空化实验装置， 其特征是： 两个所述的线圈 均经相应的控制电路连接计算机12， 温度传感器(29)和压力 传感器(28)通过信号线与计算 机(12)相连。 4.根据权利要求1所述的一种新型磁力交变空化实验装置， 其特征是： 在两个活塞缸内 壁上， 紧靠 近空化发生腔(3 0)两端部处的位置设有缓冲片。 5.根据权利要求1所述的一种新型磁力交变空化实验装置， 其特征是： 空化发生器(13) 上开有进液孔(9)和排液孔(25)， 供液循环系统包括储液箱(2)、 柱塞泵(4)、 输液管(5)和排 液管(41)， 储液箱(2)通过输液管(5)连接进液孔(9)， 通过排液管(41)连接排液孔(25)， 输 液管(5)设置第一节流阀(3)、 柱塞 泵(4)、 压力表(6)、 流 量计(7)和第二节流阀(1 1)。 6.一种采用权利要求1所述的实验 装置实现空化实验的方法， 其特 征是包括： 改变两个所述线 圈的磁力大小以及周期， 两个活塞在交变磁场和弹簧的作用下往 复运 动， 改变密闭腔的体积， 正负压交替产生空化； 在空化发生器(13)外部， 正对着空化发生腔(30)中间段放置高速摄像机， 拍摄空化发 生腔(30)内部空泡的产生、 发展、 溃灭过程的空泡云形状尺寸和周期； 压力传感器(28)和温度传感器(29)分别检测液体在空化发生腔(30)内的压力变化和 温度变化； 根据所述的压力变化、 温度变化、 空泡云形状尺寸和周期、 线圈的磁力大小以及周期分 析空泡溃灭机理。 7.根据权利要求6所述的空化实验的方法， 其特征是： 两个活塞往 复一个周期时间大于 空泡初生、 发展、 溃灭单个周期时间。 8.根据权利要求6所述的空化实验的方法， 其特征是： 当压力传感器(28)测得最大压力 时， 两个活塞之间的距离最近， 密闭腔内空间最小， 压力传感器(28)测得最小压力时， 两个 活塞之间的距离最远， 密闭腔内空间最小， 确定出容积变化 率和作用时间。 9.根据权利要求6所述的空化实验的方法， 其特征是： 当改变空化发生腔(30)的孔径大权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115165303 A 2小和孔腔截面的形状， 通过两个线圈通入电流的强弱和周期性的改变电流方向， 改变两个 活塞的运动频率和行程， 获得空化 发生腔(30)中孔径大小和孔腔截面形状对容积交变空化 工艺参数的影响。 10.根据权利要求6所述的空化实验的方法， 其特征是： 在空化发生腔30中加入磨粒， 温 度传感器(29)和压力 传感器(28)检测空泡与磨粒间作用的温度变化和压力变化， 高速摄像 机拍摄空泡与磨粒间的相互云图、 周期及作用区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115165303 A 3