CN107782663A - 方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法，上述实验装置包括自上而下依次设置的可调整限位平台、移动平台、固定限位平台；还包括连接管、有机玻璃盒、弹簧导向杆、弹簧、空泡位置控制杆、测量传感器、可调整限位平台支撑杆、调节螺杆、调节夹持器、限位装置和触发装置。上述方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法，其结构设计合理，操作方便，真正意义上实现了方便实用的空泡模拟实验。

Description

方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及空化实验设备领域，尤其涉及一种方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法。

背景技术

众所周知，空化是一种液体局部压力低于其饱和蒸汽压后相变的一种现象，其中空化的基本组成单元是空泡。

一直以来，空泡的动力学行为和不同因素对空泡的动力学的影响都是研究人员的重点，因此实验室中需要产生个数、大小、位置可控的空泡加以研究。

目前，产生空泡的实验装置主要是通过超声波聚焦、电火花放电和激光聚焦等技术产生空泡。现有实验装置主要是通过超声波聚焦、电火花放电和激光聚焦产生空泡。

下面对传统的三种实验装置做一下详细的介绍：

其中，超声波聚焦需要使用声电换能器产生，虽然能够聚焦到某一个位置，但是往往诱发空泡群的运行行为，产生空泡个数无法很好控制，并且所需换能器价格昂贵。

其中，电火花放电需要利用高压电极击穿液体，空泡位置、大小、个数可控，由于有局部能量输入，电火花放电产生的空泡和实际工程应用中出现的空泡相比，空泡动力学行为只有一部分相似，并且电极侵入了空泡内部，易造成空泡变形。

其中，激光聚焦是利用高能脉冲激光聚焦，局部能量输入击穿液体产生空泡，空泡位置、大小、个数可控，且这个方法是非侵入式诱发空泡，空泡不会变形，但是与电火花放电产生空泡类似，其空泡的动力学行为只有部分和实际工程应用中出现的空泡相似，此外，激光聚焦产生空泡需要脉冲激光，价格昂贵，调试维修成本高。很显然，现有技术中的常用三种实验装置都存在不同方面的技术缺陷；

综上，如何克服现有技术中该类实验装置的上述技术缺陷，设计出一款方便实用、空泡可控、构造简单的实验装置，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明还提供了一种方便易用可控的空泡可视化实验装置，包括自上而下依次设置的可调整限位平台、移动平台、固定限位平台；

所述方便易用可控的空泡可视化实验装置还包括连接管、有机玻璃盒、弹簧导向杆、弹簧、空泡位置控制杆、测量传感器、可调整限位平台支撑杆、调节螺杆、调节夹持器、限位装置和触发装置；

所述固定限位平台通过所述可调整限位平台支撑杆与所述可调整限位平台连接；所述可调整限位平台支撑杆的底端与所述固定限位平台固定连接，所述可调整限位平台支撑杆的顶端与所述可调整限位平台固定连接；

所述移动平台通过所述弹簧导向杆与所述固定限位平台可移动连接；所述调节螺杆设置在所述移动平台的顶部；所述调节螺杆用于对所述移动平台相对所述可调整限位平台距离进行调节移动；

所述限位装置设置所述可调整限位平台与所述移动平台之间；所述限位装置用于执行锁定时，对所述移动平台移动后位置进行限位锁定动作；所述限位装置还用于在解除锁定时，对所述移动平台移动后锁定动作进行解除动作；

所述连接管自上而下依次贯穿所述移动平台和所述有机玻璃盒；所述连接管的顶端与所述移动平台连接，所述连接管的底端与所述有机玻璃盒连通并密封，且所述测量传感器和所述有机玻璃盒连通并密封；

所述空泡位置控制杆的顶部通过所述调节夹持器与所述可调整限位平台固定连接，所述空泡位置控制杆的底部伸入所述有机玻璃盒并与所述有机玻璃盒底部存在间隔距离；所述空泡位置控制杆的底部设置有凹坑。

优选的，作为一种可实施方案；所述弹簧导向杆的数量具体为四个，且所述弹簧的数量也具体为四个；每个所述弹簧均一一对应套接在所述弹簧导向杆上；且四个所述弹簧导向杆间隔分布设置在所述移动平台的底部四周处。

优选的，作为一种可实施方案；所述移动平台的底部还设置有四个通孔；所述移动平台的四个通孔分别四根所述弹簧导向杆位置对应。

优选的，作为一种可实施方案；述可调整限位平台支撑杆的数量具体为四个；四个所述可调整限位平台支撑杆分别间隔设置在所述固定限位平台的底部四周处。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的数量为一个或是多个。

优选的，作为一种可实施方案；多个所述凹坑均匀排列设置在所述空泡位置控制杆的底部。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的形状为球弧面形状。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的深度尺寸与所述空泡位置控制杆的直径尺寸相适应。

相应地，本发明还提供了一种实验方法，利用所述方便易用可控的空泡可视化实验装置，包括如下操作步骤；

步骤1：根据实验需要，对可调整限位平台与固定限位平台距离参数进行设定，并根据该设定距离执行距离调节和锁定操作：根据实验需要，对可调整限位平台与固定限位平台距离参数进行设定然后操作可调整限位平台沿着所述可调整限位平台支撑杆方向滑动并确定与固定限位平台之间的距离，将可调整限位平台固定到该距离位置处，然后将利用四个弹簧实现预紧；

步骤2：根据实验需要，设计空泡位置控制杆的凹坑，并充入适量液体工质：根据实验需要，对所述空泡位置控制杆的底部加工凹坑；取出所述空泡位置控制杆，将适量液体工质充入所述有机玻璃盒和所述连接管中，将所述空泡位置控制杆放回并适当调节所述空泡位置控制杆的底部与所述有机玻璃盒底部之间的距离，通过所述调节夹持器将所述空泡位置控制杆执行固定操作；

步骤3：执行施压撞击准备动作：根据实验需要，通过旋转调节螺杆，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器下移一定距离，并用所述限位装置卡在所述可调整限位平台与所述移动平台之间，此时四个所述弹簧又被压缩了一定距离；

步骤4：执行撞击空化动作：松开所述限位装置，此时四个弹簧将恢复原来长度，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器瞬间向上推动；当所述移动平台撞击到所述可调整限位平台时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆的底部凹坑产生一个空泡。

优选的，作为一种可实施方案；在所述步骤2中：所述根据实验需要，对所述空泡位置控制杆的底部加工凹坑，具体包括如下步骤：

在若干个所述空泡位置控制杆的底部加工一个凹坑或是多个凹坑；且所述空泡位置控制杆底部的所述凹坑尺寸、个数、位置均不同；

根据实验需要，选择出一根符合所述凹坑尺寸，个数，位置需要的所述空泡位置控制杆，进行后续的实验。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法：分析上述方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法的主要内容可知：

第一方面：本发明提供了方便易用可控的空泡可视化实验装置；该方便易用可控的空泡可视化实验装置，其主要由可调整限位平台、移动平台、固定限位平台以及连接管、有机玻璃盒、弹簧导向杆、弹簧、空泡位置控制杆、测量传感器、可调整限位平台支撑杆、调节螺杆、调节夹持器、限位装置和触发装置等结构构成；

其中，所述固定限位平台通过所述可调整限位平台支撑杆与所述可调整限位平台连接；所述可调整限位平台支撑杆的底端与所述固定限位平台固定连接，所述可调整限位平台支撑杆的顶端与所述可调整限位平台固定连接；

所述移动平台通过所述弹簧导向杆与所述固定限位平台可移动连接；所述调节螺杆设置在所述移动平台的顶部；所述调节螺杆用于对所述移动平台相对所述可调整限位平台距离进行调节移动；

所述限位装置设置所述可调整限位平台与所述移动平台之间；所述限位装置用于执行锁定时，对所述移动平台移动后位置进行限位锁定动作；所述限位装置还用于在解除锁定时，对所述移动平台移动后锁定动作进行解除动作；

所述连接管自上而下依次贯穿所述移动平台和所述有机玻璃盒；所述连接管的顶端与所述移动平台连接，所述连接管的底端与所述有机玻璃盒连通并密封，且所述测量传感器和所述有机玻璃盒连通并密封；

所述空泡位置控制杆的顶部通过所述调节夹持器与所述可调整限位平台固定连接，所述空泡位置控制杆的底部伸入所述有机玻璃盒并与所述有机玻璃盒底部存在间隔距离；所述空泡位置控制杆的底部设置有凹坑。

上述该方便易用可控的空泡可视化实验装置，采用了全新的结构设计。在实验准备之前，根据实验需要设定了可调整限位平台与固定限位平台距离参数(对可调整限位平台与固定限位平台距离进行调整)；充入液体工质类型；通过调节螺杆实施的向下压缩的距离等；

同时，上述该方便易用可控的空泡可视化实验装置是一种通过施压撞击触发空泡的模拟实验装置：该移动平台与连接管的顶端连接，连接管的底端和有机玻璃盒连接并密封，测量传感器和有机玻璃盒连接密封；通过调节螺杆对所述移动平台相对所述可调整限位平台距离进行调节移动(即向下施压移动，当移动平台下移时，四个弹簧导向杆可以从移动平台中穿过)；通过限位装置实现限位和解锁；然后在其解锁后，通过移动平台撞击到所述可调整限位平台时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆的底部凹坑产生一个空泡(此外在空泡位置控制杆的底部加工了一个尺寸很小的凹坑，用于确定空泡位置及初始尺寸。)

很显然，在移动平台撞击到可调整限位平台时，瞬间将会导致空泡位置控制杆底部凹坑产生空泡现象；同时，上述实验装置空泡可控；举例说明：由于该实验装置可以调节移动平台和可调整限位平台的距离，也可以调节可调整限位平台和固定限位平台之间的距离，因此可以调节在水中产生张力波的幅值；此外，空泡位置控制杆底部凹坑尺寸、个数、位置也可以进行调整。从而通过上述参数的不同调节，可以改变空泡生成的初始条件，也可以控制空泡的大小、位置、个数。需要说明的是，上述改变实验条件均可影响空泡的产生，对此本发明不再一一赘述。上述实验装置，操作起来更加方便，而且快捷，可以适用于多种工况，多种液体实施实验，同时空泡现象产生方式更直接，更快捷，更实用，便于操作者更好了解空泡现象。

第二方面：本发明还提供了一种实验方法，其以上述方便易用可控的空泡可视化实验装置为基础，实现的相应的实验操作；

在实验准备之前，根据实验需要设定了可调整限位平台与固定限位平台距离参数(对可调整限位平台与固定限位平台距离进行调整)；充入液体工质类型；通过调节螺杆实施的向下压缩的距离等；

根据实验需要，对所述空泡位置控制杆的底部加工凹坑；充入液体工质，调节所述空泡位置控制杆的底部与所述有机玻璃盒底部之间的距离，通过所述调节夹持器将所述空泡位置控制杆执行固定操作；

然后执行施压撞击准备动作以及执行撞击空化动作：即根据实验需要，通过旋转调节螺杆，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器下移一定距离，并用所述限位装置卡在所述可调整限位平台与所述移动平台之间，此时四个所述弹簧又被压缩了一定距离；即松开所述限位装置，此时四个弹簧将恢复原来长度，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器瞬间向上推动；当所述移动平台撞击到所述可调整限位平台时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆的底部凹坑产生一个空泡。

很显然，本发明所涉及的实验方法，其属于一种全新的空泡产生方式，且其真正做到了结构简单实用，空泡产生方式可控，操作方法具有独创性和技术前瞻性，为空泡现象提供了更为全面可靠的实验方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置在施压前主要结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置在施压后主要结构示意图；

图3为图2本发明实施例一提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置的一局部放大结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的实验方法的流程图。

标号：1-连接管；2-有机玻璃盒；3-移动平台；4-可调整限位平台；5-固定限位平台；6-弹簧导向杆；7-弹簧；8-空泡位置控制杆；9-测量传感器；10-可调整限位平台支撑杆；11-调节螺杆；12-调节夹持器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1和图2，本发明实施例一提供了一种方便易用可控的空泡可视化实验装置，包括自上而下依次设置的可调整限位平台4、移动平台3、固定限位平台5；

所述方便易用可控的空泡可视化实验装置还包括连接管1、有机玻璃盒2、弹簧导向杆6、弹簧7、空泡位置控制杆8、测量传感器9、可调整限位平台支撑杆10、调节螺杆11、调节夹持器12、限位装置(图中未画出)和触发装置；

所述固定限位平台5通过所述可调整限位平台支撑杆10与所述可调整限位平台4连接；所述可调整限位平台支撑杆10的底端与所述固定限位平台5固定连接，所述可调整限位平台支撑杆10的顶端与所述可调整限位平台4固定连接；

所述移动平台3通过所述弹簧导向杆6与所述固定限位平台5可移动连接；所述调节螺杆11设置在所述移动平台3的顶部；所述调节螺杆11用于对所述移动平台3相对所述可调整限位平台4距离进行调节移动；

所述限位装置设置所述可调整限位平台4与所述移动平台3之间；所述限位装置用于执行锁定时，对所述移动平台3移动后位置进行限位锁定动作；所述限位装置还用于在解除锁定时，对所述移动平台3移动后锁定动作进行解除动作；

所述连接管1自上而下依次贯穿所述移动平台3和所述有机玻璃盒2；所述连接管1的顶端与所述移动平台3连接，所述连接管1的底端与所述有机玻璃盒2连通并密封，且所述测量传感器9和所述有机玻璃盒2连通并密封；

所述空泡位置控制杆8的顶部通过所述调节夹持器12与所述可调整限位平台4固定连接，所述空泡位置控制杆8的底部伸入所述有机玻璃盒2并与所述有机玻璃盒2底部存在间隔距离(有机玻璃盒2为透明结构，设计目的是实现可视化，便于操作者更好的观察实验现象)；所述空泡位置控制杆8的底部设置有凹坑；上述方便易用可控的空泡可视化实验装置的局部放大结构示意图，可参见图3。

本发明实施例所涉及的方便易用可控的空泡可视化实验装置；如图1所示。实验装置的主要部件有连接管1、有机玻璃盒2、移动平台3、可调整限位平台4、固定限位平台5、四个弹簧导向杆6、四个弹簧7、空泡位置控制杆8、测量传感器9、四个可调整限位平台支撑杆10、调节螺杆11、调节夹持器12、限位装置(图中未示出)和触发装置(图中未示出)。其中移动平台3与连接管1的顶端连接，连接管1的底端和有机玻璃盒2连接并密封，测量传感器9和有机玻璃盒2连接密封；四个弹簧导向杆6底部和固定限位平台5之间连接，并且在移动平台3在四个弹簧导向杆6的对应位置开了通孔。当移动平台下移时，四个弹簧导向杆6可以从移动平台3中穿过。然后在其限位装置解锁后，通过移动平台3撞击到所述可调整限位平台4时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆8的底部凹坑产生一个或多个空泡(在空泡位置控制杆8的底部加工了一个尺寸很小的凹坑用于空泡产生。)上述实验装置，操作起来更加方便，同时空泡现象产生方式更直接，更快捷，更实用，便于操作者更好了解空泡现象。

需要补充说明的是，空泡(Cavity)是在液体介质遭到连续性破坏的基础上出现的，是压力降低的结果。或者说，当液体内某点压力降低到某个临界压力以下时，液体发生汽化，先是微观的，然后成为宏观的小气泡，尔后在液体内部或液体与固体的交界面上，汇合形成较大的蒸汽与气体的空腔，称为空泡。空泡的产生、发展与溃灭过程称为空化现象(Cavitation Phenomenon)。空泡是指一部分压力降至水饱和蒸气压以下时产生的气泡，这些气泡是由蒸气和某些溶解于水中的气体组成的。液体中存在气核(微小气泡)和压力降低是空化发生的两个必要条件。

另外，需要说明的是，在移动平台3撞击到可调整限位平台4时，瞬间将会导致空泡位置控制杆8底部凹坑产生空泡现象；同时，上述实验装置空泡可控；举例说明：由于该实验装置可以调节移动平台3和可调整限位平台4的距离，也可以调节可调整限位平台4和固定限位平台5之间的距离，因此可以调节在水中产生张力波的幅值；在空泡位置控制杆8的底部加工了一个尺寸很小的凹坑，用于确定空泡位置及初始尺寸。该空泡位置控制杆8底部凹坑尺寸、个数、位置也可以进行调整。从而通过上述参数的不同调节，可以改变空泡生成的初始条件，也可以控制空泡的大小、位置、个数。很显然，上述改变实验条件均可影响空泡的产生，对此本发明实施例不再一一赘述。

下面对本发明提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置的具体结构以及具体技术效果做一下详细说明：

参见图1-图3，所述弹簧导向杆6的数量具体为四个，且所述弹簧7的数量也具体为四个；每个所述弹簧7均一一对应套接在所述弹簧导向杆6上；

且四个所述弹簧导向杆6间隔分布设置在所述移动平台3的底部四周处。

需要说明的是，在上述方便易用可控的空泡可视化实验装置的具体结构中，该弹簧导向杆6的数量可以为多个，但是在优选的方案中其最优选为四个，与此同时，弹簧7的数量也具体为四个；每个弹簧7均一一对应套接在所述弹簧导向杆6上；弹簧7主要在限位锁定时实现受压形变，并在解锁后立即恢复形变推动移动平台3向上快速移动并最终撞击到可调整限位平台4。

参见图1-图3，所述移动平台3的底部还设置有四个通孔；所述移动平台3的四个通孔分别四根所述弹簧导向杆6位置对应。

需要说明的是，移动平台3的底部还设置有四个通孔；该通孔的主要作用是便于在移动平台3向上移动后，让弹簧导向杆6自由的穿过上述通孔。

参见图1-图3，所述可调整限位平台支撑杆10的数量具体为四个；四个所述可调整限位平台支撑杆10分别间隔设置在所述固定限位平台5的底部四周处。

需要说明的是，在上述方便易用可控的空泡可视化实验装置的具体结构中，四个可调整限位平台支撑杆10分别间隔设置在所述固定限位平台5的底部四周处(即可调整限位平台支撑杆10的底部与固定限位平台5固定，可调整限位平台支撑杆10的其顶部与可调整限位平台4固定)，上述位置关系的设计可以更好保证可调整限位平台支撑杆10对可调整限位平台4形成稳固可靠的支撑作用。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆8的底部的所述凹坑的数量为一个或是多个。多个所述凹坑均匀排列设置在所述空泡位置控制杆8的底部。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆8的底部的所述凹坑的形状为球弧面形状。

优选的，作为一种可实施方案；所述空泡位置控制杆8的底部的所述凹坑的深度尺寸与所述空泡位置控制杆8的直径尺寸相适应。

需要说明的是，该空泡位置控制杆8底部凹坑尺寸、个数、位置也可以进行调整。从而通过上述参数的不同调节，可以改变空泡生成的初始条件，也可以控制空泡的大小、位置、个数。另外，该所述凹坑形状除去球弧面形状，也可以选择其他形状，对此本发明实施例不再一一赘述。

下面对本发明提供的实验方法进行详细说明：

参见图4，相应地，本发明提供了一种实验方法，利用方便易用可控的空泡可视化实验装置(还可参见图1、图2以及图3)，包括以下步骤：

步骤1：根据实验需要，对可调整限位平台4与固定限位平台5距离参数进行设定，并根据该设定距离执行距离调节和锁定操作：根据实验需要，对可调整限位平台4与固定限位平台5距离参数进行设定然后操作可调整限位平台4沿着所述可调整限位平台支撑杆10方向滑动并确定与固定限位平台5之间的距离，将可调整限位平台4固定到该距离位置处，然后将利用四个弹簧7实现预紧；

步骤2：根据实验需要，设计空泡位置控制杆8的凹坑，并充入适量液体工质：根据实验需要，对所述空泡位置控制杆8的底部加工凹坑；取出底部预留凹坑的所述空泡位置控制杆8，将适量液体工质(例如：水)充入所述有机玻璃盒2和所述连接管1中，将所述空泡位置控制杆8放回并适当调节所述空泡位置控制杆8的底部与所述有机玻璃盒2底部之间的距离，通过所述调节夹持器12将所述空泡位置控制杆8执行固定操作；

步骤3：执行施压撞击准备动作：根据实验需要，通过旋转调节螺杆11，将移动平台3、连接管1、有机玻璃盒2、测量传感器9下移一定距离，并用所述限位装置卡在所述可调整限位平台4与所述移动平台3之间，此时四个所述弹簧7又被压缩了一定距离；

步骤4：执行撞击空化动作：松开所述限位装置，此时四个弹簧7将恢复原来长度，将移动平台3、连接管1、有机玻璃盒2、测量传感器9瞬间向上推动；当所述移动平台3撞击到所述可调整限位平台4时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆8的底部凹坑产生一个空泡。

分析上述试验方法可知：该实验的原理是通过移动平台3和可调整限位平台4的撞击，在水中产生张力波(幅值低于饱和蒸汽压)，当张力波传播到空泡位置控制杆8的底部凹坑时，产生空泡。本发明的技术方案是直接利用液体受到张力波冲击直接产生空泡，该物理直接发生方式相比其他实验方式更为直接，且发生现象更为真实可控。

很显然，需要说明的是，由于该实验装置可以调节移动平台3和可调整限位平台4的距离，也可以调节可调整限位平台4和固定限位平台5之间的距离，因此可以调节在水中产生张力波的幅值；此外，空泡位置控制杆8底部凹坑尺寸、个数、位置也可以进行调整。从而通过上述参数的不同调节，可以改变空泡生成的初始条件，也可以控制空泡的大小、位置、个数。此外，该实验装置产生的空泡的动力学行为与实际工程应用中出现的空泡基本相似，且没有引入非常大的局部能量，因此非常适合作为研究实际工程应用中的空泡附近热交换的实验装置。

同时，该实验装置结构简单，在保证产生大小、位置、个数可控的空泡之外，进一步实现了与实际工程应用中的空泡的动力学行为相似，并且使用的部件成本较低，经济性好，方便针对不同研究目标而拓展其他功能。

优选的，作为一种可实施方案；在所述步骤2中：所述根据实验需要，对所述空泡位置控制杆8的底部加工凹坑，具体包括如下步骤：

在若干个所述空泡位置控制杆8的底部加工一个凹坑或是多个凹坑；且所述空泡位置控制杆8底部的所述凹坑尺寸、个数、位置均不同；根据实验需要，选择出一根符合所述凹坑尺寸，个数，位置需要的所述空泡位置控制杆8，进行后续的实验。

需要说明的是，通过选择不同的情况凹坑的空泡位置控制杆8，从而可以对上述不同参数进行试验，这样一来就可以直接改变空泡生成的初始条件，进而控制和得到不同空泡的大小、位置、个数；通过该实验可以实现不同空泡可控的模拟实验。

另外，在模拟实验中，影响空泡产生形成的初始实验条件还包括；可调整限位平台4与固定限位平台5距离参数(例如：可调整限位平台4与固定限位平台5距离，可以根据实验需要进行参数设定)、充入液体工质类型；通过调节螺杆11实施的向下压缩的距离等，甚至是弹簧7的弹性系数等；这些都会影响空泡实验的产生；所以上述数据都可以根据实验需要进行调整和变化，对此本发明实施例不再一一赘述；

本发明实施例提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法至少具有如下方面的技术优势：

一、本发明实施例提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其结构简单，设计合理，采用了全新的冲压撞击式的空泡产生方式；同时该实验装置真正意义上从装置构造上实现了多种条件的可控和参数变化，并最终影响模拟出不同条件下的空泡产生；上述实验装置，操作起来更加方便，空泡产生方式更直接(无局部能量输入，可产生的空泡的动力学行为与实际工程应用中出现的空泡基本相似)，而且快捷，可以适用于多种工况，多种液体实施实验，同时其可视化，便于操作者更好的观察实验现象。

二、本发明实施例提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其经济性好，结果设计简约实用，成本低，适于各个大中院校广泛推广使用。

三、本发明实施例提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法，其实验方法其属于一种全新的空泡产生方式，空泡产生方式可控，操作方法具有独创性和技术前瞻性，为空泡现象提供了更为全面可靠的实验方式。

基于以上诸多显著的技术优势，本发明提供的方便易用可控的空泡可视化实验装置及实验方法必将带来良好的市场前景和经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，包括自上而下依次设置的可调整限位平台、移动平台、固定限位平台；

所述方便易用可控的空泡可视化实验装置还包括连接管、有机玻璃盒、弹簧导向杆、弹簧、空泡位置控制杆、测量传感器、可调整限位平台支撑杆、调节螺杆、调节夹持器、限位装置和触发装置；

所述固定限位平台通过所述可调整限位平台支撑杆与所述可调整限位平台连接；所述可调整限位平台支撑杆的底端与所述固定限位平台固定连接，所述可调整限位平台支撑杆的顶端与所述可调整限位平台固定连接；

所述移动平台通过所述弹簧导向杆与所述固定限位平台可移动连接；所述调节螺杆设置在所述移动平台的顶部；所述调节螺杆用于对所述移动平台相对所述可调整限位平台距离进行调节移动；

所述限位装置设置所述可调整限位平台与所述移动平台之间；所述限位装置用于执行锁定时，对所述移动平台移动后位置进行限位锁定动作；所述限位装置还用于在解除锁定时，对所述移动平台移动后锁定动作进行解除动作；

所述连接管自上而下依次贯穿所述移动平台和所述有机玻璃盒；所述连接管的顶端与所述移动平台连接，所述连接管的底端与所述有机玻璃盒连通并密封，且所述测量传感器和所述有机玻璃盒连通并密封；

所述空泡位置控制杆的顶部通过所述调节夹持器与所述可调整限位平台固定连接，所述空泡位置控制杆的底部伸入所述有机玻璃盒并与所述有机玻璃盒底部存在间隔距离；所述空泡位置控制杆的底部设置有凹坑。

2.如权利要求1所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述弹簧导向杆的数量具体为四个，且所述弹簧的数量也具体为四个；每个所述弹簧均一一对应套接在所述弹簧导向杆上；且四个所述弹簧导向杆间隔分布设置在所述移动平台的底部四周处。

3.如权利要求2所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述移动平台的底部还设置有四个通孔；所述移动平台的四个通孔分别四根所述弹簧导向杆位置对应。

4.如权利要求3所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述可调整限位平台支撑杆的数量具体为四个；四个所述可调整限位平台支撑杆分别间隔设置在所述固定限位平台的底部四周处。

5.如权利要求1所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的数量为一个或是多个。

6.如权利要求1所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

多个所述凹坑均匀排列设置在所述空泡位置控制杆的底部。

7.如权利要求6所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的形状为球弧面形状。

8.如权利要求6所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，其特征在于，

所述空泡位置控制杆的底部的所述凹坑的深度尺寸与所述空泡位置控制杆的直径尺寸相适应。

9.一种实验方法，其特征在于，利用如权利要求1-8任一项所述的方便易用可控的空泡可视化实验装置，包括如下操作步骤；

步骤1：根据实验需要，对可调整限位平台与固定限位平台距离参数进行设定，并根据该设定距离执行距离调节和锁定操作：根据实验需要，对可调整限位平台与固定限位平台距离参数进行设定然后操作可调整限位平台沿着所述可调整限位平台支撑杆方向滑动并确定与固定限位平台之间的距离，将可调整限位平台固定到该距离位置处，然后将利用四个弹簧实现预紧；

步骤2：根据实验需要，设计空泡位置控制杆的凹坑，并充入适量液体工质：根据实验需要，对所述空泡位置控制杆的底部加工凹坑；取出所述空泡位置控制杆，将适量液体工质充入所述有机玻璃盒和所述连接管中，将所述空泡位置控制杆放回并适当调节所述空泡位置控制杆的底部与所述有机玻璃盒底部之间的距离，通过所述调节夹持器将所述空泡位置控制杆执行固定操作；

步骤3：执行施压撞击准备动作：根据实验需要，通过旋转调节螺杆，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器下移一定距离，并用所述限位装置卡在所述可调整限位平台与所述移动平台之间，此时四个所述弹簧又被压缩了一定距离；

步骤4：执行撞击空化动作：松开所述限位装置，此时四个弹簧将恢复原来长度，将移动平台、连接管、有机玻璃盒、测量传感器瞬间向上推动；当所述移动平台撞击到所述可调整限位平台时，将自动打开所述触发装置进行测量，并在所述空泡位置控制杆的底部凹坑产生一个空泡。

10.如权利要求1所述的实验方法，其特征在于，

在所述步骤2中：所述根据实验需要，对所述空泡位置控制杆的底部加工凹坑，具体包括如下步骤：

在若干个所述空泡位置控制杆的底部加工一个凹坑或是多个凹坑；且所述空泡位置控制杆底部的所述凹坑尺寸、个数、位置均不同；

根据实验需要，选择出一根符合所述凹坑尺寸，个数，位置需要的所述空泡位置控制杆，进行后续的实验。