一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，包括主体、端盖、法兰、压力表、进气管、进液管和排液管；主体具有顶部开口的中空腔体，端盖可拆卸固定在主体的顶部开口处，端盖上设置有压力表和进气管，主体的一个侧壁设置有带有玻璃视窗的法兰，与法兰相邻的一个侧壁上设置有进液管，进液管伸入至主体内的一端设置有针头，与法兰相邻的另一个侧壁内通过溅射版固定杆设置有溅射板，溅射板与玻璃视窗呈45

【技术实现步骤摘要】
一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置


[0001]本专利技术属于航空航天
，具体涉及一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置。

技术介绍

[0002]射流碰壁现象是一种自然界中常见的现象，在学术界和工程界中也是一类经典问题，对于这一现象的研究在学术界已有诸多研究成果。但在过往的实验研究中均在开放或半封闭的环境下进行，缺少在高于常压环境下的研究工作。故本专利技术设计了一种压力容器，可实现在高于环境压力(最高1MPa)的条件下实现射流碰壁的发生，通过可视化视窗进行后续的光学诊断工作。
[0003]容器材质选用304不锈钢作为材料经过机械加工制成。容器上方的盖子安装了压力表以监测容器内压力，同时安装了一路进气管提供高压环境。容器主体部分设置了一路进液管提供射流，同时在适当位置设置了凹槽以安装玻璃视窗，容器外部利用法兰将玻璃视窗固定。容器内部利用螺栓将亚克力材质的溅射板固定在容器内。容器下方设置了一路排液管，可将液体排出容器外。不同的诊断方式可更换不同的溅射板和进液管。
[0004]然而由于装置内空间有限，难以改变喷嘴在容器内的位置，使得喷嘴和溅射板的相对位置无法调整。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，包括主体、端盖、法兰、压力表、进气管、进液管和排液管；
[0008]主体具有顶部开口的中空腔体，端盖可拆卸固定在主体的顶部开口处，端盖上设置有压力表和进气管，主体的一个侧壁设置有带有玻璃视窗的法兰，与法兰相邻的一个侧壁上设置有进液管，进液管伸入至主体内的一端设置有针头，与法兰相邻的另一个侧壁内通过溅射版固定杆设置有溅射板，溅射板与玻璃视窗呈45
°
，主体的底部设置有排液管。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，主体顶部通过顶部端盖螺纹孔和M6螺纹将端盖固定在主体上方，并在顶部密封槽中安装O型密封圈以保证装置密封。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，与法兰相邻的一个侧壁上开设有进液管螺纹孔，进液管螺纹孔采用1/4NPT螺纹通过卡套将进液管固定。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，针头通过鲁尔接头固定在进液管上。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，端盖与主体之间还设置有O型密封圈。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，溅射板固定杆通过M6螺纹孔为溅射板提供固定。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，端盖上开设有进气管螺纹孔，进气管螺纹孔采用1/
4NPT螺纹通过卡套将进气管固定，为主体提供进气。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，端盖上开设有压力表螺纹孔，压力表螺纹孔采用1/4NPT螺纹安装一个压力表以监测主体内压力。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，针头为规格为23G的标准点胶针头，内径为0.33mm，本身呈45
°
角。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，从针头射出的射流能够垂直入射溅射板，形成射流碰壁现象。
[0018]相较于现有技术，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术提供的一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，通过向装置内通入高压气体的方式提供了高于室压(最高1MPa)的实验环境。
[0020]液膜在壁面上的铺展大约在厘米的量级，所以将视窗的大小设置为以100mm为直径的圆形视窗，并且容器内需要布置喷嘴的卡套和管路，所以整体的尺寸设置为300mm
×
200mm
×
200mm。综合成本和强度的考虑，容器整体采用304不锈钢经过机械加工制成，容器厚度经测算设计为10mm厚。至此箱体结构确定下来。容器内利用两个圆杆作为壁面的固定底座。壁面为亚克力材质的平板，平板与底座采用螺纹连接，螺纹采用公制M6螺纹，上下布置两个。视窗部分的可视部分设置为直径100mm，底座部分宽度为10mm，外部用直径为160mm的法兰底座和法兰进行连接。装置整体设计最大压力为1MPa。
[0021]法兰与主体之间采用螺纹连接，螺纹采用公制M8螺纹，围绕端盖一周布置8个螺纹孔。装置上端盖采用与装置主体相同尺寸的304不锈钢盖板，厚度与箱体厚度保持一致，同样为10mm。上端盖与主体之间采用螺纹连接，螺纹采用公制M6螺纹，围绕端盖一周布置20个螺纹孔。
[0022]在该装置中，喷嘴产生的射流与壁面的相互作用为核心功能。根据不同实验的光路要求，喷嘴与壁面的方向设置视不同的实验设置方式决定。在宏观特性研究中，喷嘴与壁面垂直，壁面与视窗方向呈45
°
夹角如图6。
[0023]综合该装置的进气与进液的需求，在端盖上设计了1路进气，通过1/4NPT螺纹接卡套的方式固定在端盖上，并通过球阀控制高压氮气通入装置以实现高压环境。并在端盖上加装了压力表用来监测压力。箱体侧面设计了一路进液管，进液管采用1/4NPT螺纹接卡套的方式固定在箱体上，进气管伸入箱体。进气管深入箱体的部分采用卡套连接鲁尔接头，并将标准点胶针头固定在鲁尔接头上以搭建喷嘴，以球阀开关的方式控制进液。在装置的底部设计了一路废液排出口，同样采用1/4NPT螺纹接卡套的方式将排液管固定在箱体上，在排液的同时也可控制箱体内压力的大小。
[0024]该装置上端面与主体有一个密封面，两侧玻璃视窗与法兰处有两个密封面，其余的以螺纹方式与箱体链接的密封处在螺纹面上缠绕生料带以实现密封。上端盖处采用O型圈进行密封，需在箱体上方预留的空间加工密封槽。O型圈的选型与密封槽的尺寸参照《GB
‑
T 3452.3
‑
2005》的相关规定，最终选取截面直径为4mm的氟胶O型圈作为密封材料，沟槽尺寸设计为深3.5mm
×
宽4.8mm。法兰处的密封选取相同参数的O型密封圈。由于需加装石英玻璃，所以法兰与玻璃之间还需要加装厚度为2mm的四氟密封垫。最终试制的装置通过了气试与水试，满足密封要求。
[0025]所有螺钉采用12.9级高强度螺钉，屈服强度为1080MPa。上端盖与箱体之间设置20
个螺纹连接孔。上端盖受力面积按最大面积计算，为300mm
×
200mm，可计算得出最大载荷为60000N。进而单个螺栓的工作载荷为3000N。因为所有螺栓存在预紧力，可计算得出残余锁紧力为4500N。所以此时的螺栓最大压力为7500N。取安全系数S为3，许用拉应力为360MPa，由此可计算得出螺栓的直径尺寸应大于5.874mm，故选取M6螺钉，螺纹深度为25mm。
[0026]箱体与法兰之间设置8个螺纹连接孔。法兰受力面积按最大面积计算，为160mm为直径的圆，可计算得出最大载荷为20000N。进而单个螺栓的工作载荷为5000N。因为所有螺栓存在预紧力，可计算得出残余锁紧力为7500N。所以此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，其特征在于，包括主体、端盖、法兰、压力表、进气管、进液管和排液管；主体具有顶部开口的中空腔体，端盖可拆卸固定在主体的顶部开口处，端盖上设置有压力表和进气管，主体的一个侧壁设置有带有玻璃视窗的法兰，与法兰相邻的一个侧壁上设置有进液管，进液管伸入至主体内的一端设置有针头，与法兰相邻的另一个侧壁内通过溅射版固定杆设置有溅射板，溅射板与玻璃视窗呈45
°
，主体的底部设置有排液管。2.根据权利要求1所述的一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，其特征在于，主体顶部通过顶部端盖螺纹孔和M6螺纹将端盖固定在主体上方，并在顶部密封槽中安装O型密封圈以保证装置密封。3.根据权利要求1所述的一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，其特征在于，与法兰相邻的一个侧壁上开设有进液管螺纹孔，进液管螺纹孔采用1/4NPT螺纹通过卡套将进液管固定。4.根据权利要求1所述的一种射流碰壁现象在高背压下的可视化诊断装置，其特征在于，针头通过鲁尔接头固定在进液管...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤成龙，马清臣，刘传胜，黄佐华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：