(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 202211057805.0 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 江苏大学流体机械温岭研究院 地址 317525 浙江省台州市温岭市大溪镇 金利路泵业创新 服务综合体 5-7楼 申请人 江苏大学 (72)发明人 耿琳琳　张德胜　张睿杰　高一博　 (74)专利代理 机构 苏州隆恒知识产权代理事务 所(普通合伙) 32366 专利代理师 计静静 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/56(2006.01) (54)发明名称 一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘 里空化圆管 (57)摘要 本发明申请公开一种可同步测量多种材料 空蚀性能的文丘里空化圆管， 其主要用于测试不 同材料在水力空化条件下的抗空蚀性能， 涉足材 料性能测试领域。 该文丘里空化圆管主要包括进 口段、 收缩段、 扩张段、 出口段； 其中扩张段内部 开设沟槽以内嵌待测试材料样品。 本发明主要利 用圆型文丘里管道在下游扩张段发生水力空化 时， 其水力空化形态与空蚀强度在圆周方向上对 称等量分布 这一特性， 进而可保证 当水力空化发 生时， 置于沟槽内部的不同材料承受相同载荷的 空蚀冲击能量， 从而判断出不同材料的空蚀性 能。 本发明结构简单， 可保证实验结果的可重复 性与准确性， 且具有较强的适用性。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115452553 A 2022.12.09 CN 115452553 A 1.一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘里空化圆管， 其特征在于， 所述文丘里空 化圆管(1)沿其延伸方 向包括依次连接的进口段(2)、 收缩段(3)、 扩张段(4)和出口段(5)； 所述进口段(2)和所述出口段(5)的内径相等； 所述收缩 段(3)由朝向所述进口段(2)的一侧 至朝向所述扩张段(4)的一侧内径逐渐减小， 以对液体进行加 速； 所述扩张段(4)由朝向所 述收缩段(3)的一侧至朝向所述出口段(5)的一侧内径逐渐增大， 使加速的液体流经所述扩 张段(4)产生低压分离区从而产生空化； 还包括设置于所述扩张段(4)内壁上的多个沟槽 (6)， 多个所述沟槽(6)沿所述扩张段(4)的周向排布， 所述沟槽(6)用于不同实验样品放置 以便于各实验样品承受同种特性空蚀载荷进行测试。 2.根据权利要求1所述的一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘里空化圆管， 其特 征在于， 所述沟槽(6)位于所述扩张段(4)靠 近所述收缩段(3)的一端。 3.根据权利要求1所述的一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘里空化圆管， 其特 征在于， 所述沟槽(6)的下表面母线与扩张段(4)内表面母线平行。 4.根据权利要求1所述的一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘里空化圆管， 其特 征在于， 所述沟槽(6)的数目为 4个， 且沟槽与沟槽之间相互隔断。 5.根据权利要求4所述的一种可同步测量多种材料空蚀性能的文丘里空化圆管， 其特 征在于， 相邻所述沟槽间的夹角为90 °， 每个沟槽的厚度与宽度相同。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452553 A 2一种可同步测量多种材料空蚀性能的文 丘里空化圆管 技术领域 [0001]本发明属于材料性能测试领域， 尤其涉及一种可保证在相同水力 空化条件下， 同 步测试不同材 料空蚀性能的文丘里空化圆形 管道。 背景技术 [0002]水力空化是指当液体在低压环境下由液相转化为蒸汽(空泡)， 然后进一步发展并 最终在高压环境下溃灭的过程。 空泡的溃灭往往伴 随着空蚀的产生， 这是因为当空泡在壁 面附近溃灭时， 会产生冲击力极强的高压波与微射流， 当其反 复作用于材料表 面时， 导致材 料剥离， 质量损失， 疲劳失效甚至断裂。 [0003]空化是一种在泵、 水轮机、 阀门、 螺旋桨等水力过流部件运行过程中不可避免的物 理现象， 与之密切相关的空蚀破坏往往造成水力部件性能恶化， 振动噪声 大幅增强， 进而增 加了水力机械维修成本及检修频率， 可以说空蚀已成为影响这类水力部件寿命与工作系统 可靠性的主要因素之一。 因此， 选用高抗空蚀性能的材料成为解决该问题的首要方法， 为此 就需要对不同材 料的空蚀性能进行实验测量。 [0004]现有测试材料空蚀性能的方法往往是根据ASTM  G32实验标准进行超声空化实验。 在该实验中， 将材料置于超声振头下面， 通过振头振荡产生的声场诱 发空化产生， 从而测量 材料在该空化环境下不同时间点的材料表面形貌特征。 为对比不同材料 的抗空蚀性能， 当 完成一种 材料实验后， 更换另一种 材料样品， 在相同的空化环境下进行同时长的超声空化 实验。 因此， 当需要对比多种材料的空蚀性能时， 就需要开展多组重复性实验， 实验耗时较 长。 此外， 由于这种环境下 的空化是 由振动声场所产生， 其空蚀载荷特性单一， 且引起的材 料形变主要发生在低应变率区间内。 而在实际水力空化流动中， 溃灭空泡结构时空上多尺 度分布， 空蚀载荷特性复杂， 材料形变多发生于高应变率区间。 因此开展 水力空化条件下的 材料空蚀实验是非常必要的。 [0005]开展水力空化环境下的材料空蚀性能实验较少， 其主要因为水力空化所 需的实验 设备较为复杂， 且实验中不可控因素较多(水质、 水温、 含气率)， 很难保证不同材料在同一 种空化环境下承受相同特性的空蚀载荷。 因此， 当开展 水力空化环境下材料 空蚀性能时， 如 何保证不同材料承受相同时空分布， 相同时长的空蚀载荷就成了材料测试领域研究人员的 技术难点。 发明内容 [0006]为克服背景技术中超声空化所存在的不足与水力空化所存在的技术难点， 本发明 提供一种扩张段开槽的圆筒型文丘里水力空化管道， 以解决采用水力空化测试材料空蚀性 能时难以保证不同材 料承受相同空蚀载荷这 一技术问题。 [0007]为实现上述发明目的， 本发明的技术方案为： 一种可同步测量多种材料空蚀性能 的文丘里 空化圆管， 所述文丘里 空化圆管沿其延伸方向包括依次连接的进口段、 收缩段、 扩 张段和出口段； 所述进口段和所述出口段的内径相等； 所述进口段用于液体流入； 所述出口说　明　书 1/3 页 3 CN 115452553 A 3