一种压力恒定的水射流源装置

摘要

本发明公开了一种压力恒定的水射流源装置，包括水泵导管、导流槽、导流管、溢流管、稳流栅、储水箱、溢流槽，其特征在于：所述水泵导管一端连接潜水泵，水泵导管的另一端连接导流槽，所述导流槽连接导流管和溢流管，所述导流管一端连接导流槽，导流管的另一端连接储水箱，所述储水箱外侧接溢流槽，所述溢流槽内的水流至潜水泵处；本发明的压力恒定的水射流源装置借助储水箱和射流喷嘴之间的水位差，由重力的作用产生射流压力，不带来额外的振动与噪声，压力恒定，适合作为水下射流研究过程中的射流源。

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力恒定的水射流源装置，属于声学测量领域。

背景技术

水下射流噪声是因为高速的水急剧掺混静水时相互作用产生的辐射噪声，是湍流噪声， 为评价不同喷嘴产生射流噪声的辐射能力，要求实现射流的过程中，射流源的压力保持恒定， 目前，常用的射流源主要有三种：一种是利用压力罐向储水的容器中进行充气、加压，利用 管道将容器中的水接至喷嘴，从而形成水下射流；二是利用柱塞泵结合蓄能装置直接将水经 管道送至喷嘴，形成水下射流；三是利用放置在一定高度处的水箱，通过管道将水接至位置 较低的喷嘴，利用水箱与喷嘴之间的水位差，由水的重力作用形成的压力，实现水下射流； 但在使用过程中还存在以下不足：一是利用压力罐向储水容器中进行充气、加压实现的水下 射流，由于空气的体积压缩系数远大于水，当储水容器中的水连续喷射出去后，容器内空气 体积增加补偿水减少的过程是一个动态平衡过程，使得喷嘴处的压力发生变化，造成射流的 速度不稳定；二是柱塞泵结合蓄能装置实现的水下射流，虽然能够消除使用过程的柱塞泵的 压力脉动影响，但是柱塞泵在工作中易受电网电压波动的影响，造成喷嘴处的流速发生变化， 而且由于较小喷嘴导致的较大流阻作用，往往使柱塞泵吃不消，易损坏柱塞泵；三是利用高 处的水箱实现的水下射流，当水箱内水位逐渐降低时，使得喷嘴处的压力也在减小，造成射 流的速度不稳定。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的水射流源在使用过程中存在的上述问题而提供一种压力 恒定的水射流源装置。

本发明的目的是这样实现的：包括潜水泵、储水箱、水泵导管、导流槽、溢流槽和导流 管，所述水泵导管位于储水箱内，水泵导管的一端与潜水泵连接、另一端与导流槽的底部连 接，所述储水箱的外表面周向均匀设置有溢流槽，储水箱的底部还设置有射流源接口，导流 槽的外表面的周向均匀设置有两排接口，上排是溢流接口，下排是导流接口，所述导流管的 数量与导流接口的数量相同，每个导流管的一端都与导流接口连接、另一端与储水箱相通， 溢流管的数量与溢流接口的数量相同，每个溢流管的一端与对应的溢流接头连接、另一端与 对应的溢流槽相通，溢流槽的数量与溢流管的数量相同，所述溢流槽上设置有溢流水接口， 且该溢流水接口通过管路与潜水泵所在的水箱或水池相连通，所述导流槽内还设置有稳流栅， 且稳流栅、水泵导管、储水箱和导流槽的轴线在一条直线上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述溢流槽与储水箱的连接处、水泵导管与导流槽的连接处均设置有硅橡胶条。

2.所述导流管为聚乙烯钢丝软管、公称外径15mm、壁厚3mm；溢流管为聚氯乙烯塑料 硬质管、公称外径20mm、壁厚2.5mm。

3.所述稳流栅为双层圆柱形栅格结构。

4.导流槽上的溢流孔最下沿与导流孔最上沿之间的距离为2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的潜水泵的水经水泵导管后形成自由射 流，随着远离水泵导管的轴线处，射流的速度将趋于平稳，利用稳流栅，将射流的水进一步 整流，整流后的水经导流接口和导流管流向储水箱；导流管内部充水，外部为空气，是声学 上的绝对软边界波导，由波导的声波传播截止效应可知，0Hz至第一阶截止频率内，导流管 内没有声波可以传播，导流管属于高阻尼的管道，能衰减导流槽的振动，减少了导流槽的噪 声与振动对储水箱的影响；该压力恒定的水射流源装置利用溢流管将潜水泵中电机运行时造 成的周期性脉动射流效应进行了“吸收”，周期性脉动射流产生的水由溢流管导出；在水泵导 管和导流槽、储水箱和溢流槽之间有多层硅橡胶条，很好地隔离了水泵导管的振动对导流槽 的影响，以及溢流槽的振动对储水箱的影响；该压力恒定的水射流源装置利用充满储水箱内 的水与喷嘴之间的水位差，由重力的作用形成射流压力，实现水下射流，没有采用动力结构， 不会对射流源引入额外的噪声与振动干扰；该压力恒定的水射流源装置可将射流实验中的水 经潜水泵输送至储水箱，形成一套水射流源的循环系统，适合在实验室内使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(剖开后)；

图2是本发明的俯视方向示意图；

图3是本发明的储水箱的结构示意图；

图4是本发明的稳流栅的结构示意图；

图5是本发明的导流槽的结构示意图；

图6是本发明的溢流槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图6，本发明包括水泵导管1，硅橡胶条11，导流槽2，溢流接口21，导流 接口22，导流管3，溢流管4，管41，弯头42，管43，稳流栅5，水平放置的聚氯乙烯塑料 硬质板51，小片聚氯乙烯塑料硬质板52，储水箱6，射流源接口61，溢流槽7，溢流水出口 71，硅橡胶条72。

具体的说，本发明包括水泵导管1、导流槽2、导流管3、溢流管4、稳流栅5、储水箱6、 溢流槽7；其特征在于：水泵导管1的一端接潜水泵，水泵导管1的另一端接导流槽2，导流 槽2上有溢流接口21和导流接口22，导流管3的一端接导流接口22，导流管3的另一端接 储水箱6，溢流管4的一端接溢流接口21，溢流管4的另一端接溢流槽7，稳流栅5放置在 导流槽2内，储水箱6位于导流槽2下面，水泵导管1和导流槽2之间采用硅橡胶条和玻璃 胶进行密封，溢流槽7和储水箱6之间采用硅橡胶条72和玻璃胶进行密封，且位于储水箱6 的外侧；

水泵导管1的轴心线跟导流槽2的轴心线重合，水泵导管1的轴心线跟稳流栅5的轴心 线重合，水泵导管1的轴心线跟储水箱6的轴心线重合，水泵导管1的轴心线跟溢流槽7的 轴心线重合；

水泵导管1是一圆形的聚乙烯钢丝软管；导流槽2由薄钢板制成，底部为平板结构，中 间有通孔，可以穿过水泵导管1，水泵导管1和导流槽2之间采用硅橡胶条11和玻璃胶进行 密封，导流槽2为圆台结构，圆台母线与底部半径的夹角为110度，在导流槽2的侧部开有 溢流孔和导流孔，溢流孔位于导流孔的上面，溢流孔沿着圆周方向等间距排列，导流孔沿着 圆周方向等间距排列，溢流孔和导流孔的圆心均位于圆台的母线方向，溢流孔的下沿和导流 孔的上沿之间间距为2mm，溢流孔的个数为28个，导流孔的个数也为28个，导流槽2外侧 溢流孔处焊接溢流接口21，导流槽2外侧导流孔处焊接导流接口22；导流管3为聚乙烯钢丝 软管，导流管3的一端与导流接口22连接，导流管3与导流接口22之间良好密封，导流管 3的另一端接储水箱6；溢流管4为聚氯乙烯塑料硬质管，由管41、弯头42和管43构成， 管41为竖直段，管43为水平段，管41和管43之间由弯头42连接，溢流管4的一端接溢流 接口21，溢流管4与溢流接口21之间良好密封，溢流管4的另一端接溢流槽7；稳流栅5由 聚氯乙烯塑料硬质板制成，水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板51为圆环形，共五片，分成四层， 小片聚氯乙烯塑料硬质板52为矩形，共396个，长度为水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板51 圆环的外、内半径的差，在两个水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板51之间，由99个小片聚乙 烯塑料硬质板52支撑，小片聚乙烯塑料硬质板52沿着水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板51的 内、外侧的圆周等间距排列，水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板51和小片聚氯乙烯塑料硬质板 52采用热熔胶进行固定，形成栅格结构，每层栅格的数量是100个；储水箱6由薄钢板制成， 为双层圆柱壳结构，无顶盖，中间开有通孔；水泵导管1从储水箱6的中间通过；溢流槽7 由薄钢板制成，为双层圆柱壳结构，无顶盖，侧部开有溢流水出口71；

水由潜水泵送到水泵导管1处，形成自由射流，由于重力的作用，射高有限；射流将以 水泵导管1的轴心作为速度最大值逐渐向两侧减小，趋于定值，射流的水经稳流栅5进行整 流后，流场进一步平稳，由导流槽2上的导流接口22和导流管3将水导流至储水箱6；因潜 水泵电机旋转产生的周期性脉动射流进入导流槽2上的溢流接口21，由溢流管4导入至溢流 槽7中；储水箱6的水注满后，开启底部的射流源接口61，导流管3继续向储水箱6中注水， 补充由射流源接口61流出的水，多余的水将从储水箱6的外侧，贴着外壁面溢出，经硅橡胶 条72后至溢流槽7，溢流槽7处的水经溢流水出口71接管道流向潜水泵所在的水箱或水池；

经射流源接口61至射流喷嘴处的射流源压力是这样计算的：储水箱6内的水位与喷嘴处 的水位之差(h)乘以水的密度(ρ)和重力加速度(g)，再乘以喷嘴处的截面积(S)，由于 储水箱6内的水体积保持不变，水位差将保持不变，因此射流喷嘴处的压力将保持不变。

一种压力恒定的水射流源装置，包括水泵导管、导流槽、导流管、溢流管、稳流栅、储 水箱、溢流槽，其特征在于：所述水泵导管的一端连接潜潜水泵，水泵导管的另一端连接导 流槽，所述导流槽连接导流管和溢流管，所述导流管的一端连接导流槽，导流管的另一端连 接储水箱，所述溢流管的一端连接导流槽，溢流管的另一端连接溢流槽，所述稳流栅位于导 流槽内，所述储水箱外面连接溢流槽；

所述水泵导管的轴心线与导流槽的轴心线重合，水泵导管的轴心线跟稳流栅的轴心线重 合，水泵导管的轴心线跟储水箱的轴心线重合，水泵导管的轴心线跟溢流槽的轴心线重合；

所述水泵导管为聚乙烯钢丝软管，圆形构造；

所述导流槽由钢板制成，圆台结构，底部中间有通孔，无顶盖，圆台的母线与底部半径 的夹角为110度，导流槽的侧面开有溢流孔和导流孔，溢流孔和导流孔沿着圆台的母线方向 上、下排列，溢流孔和导流孔的圆心位于圆台的母线上，溢流孔沿着圆周等间距排列，导流 孔沿着圆周等间距排列；在导流槽外面，溢流孔处焊接溢流接口，在导流孔处焊接导流接口；

所述稳流栅由聚氯乙烯塑料硬质板制成，双层圆柱形结构，两端无盖，五片圆环形的聚 氯乙烯塑料硬质板水平放置，分为四层，两片水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板之间，利用竖 直放置的小片聚氯乙烯塑料硬质板进行支撑，小片聚氯乙烯塑料硬质板为矩形，长度为水平 放置的聚氯乙烯塑料硬质板圆环的外、内半径的差，竖直放置的小片聚氯乙烯塑料硬质板沿 着水平放置的聚氯乙烯塑料硬质板内、外侧的圆周上等间距排列，采用热溶胶将水平放置的 聚氯乙烯塑料硬质板和竖直放置的小片聚氯乙烯塑料硬质板进行粘接，形成栅格结构；

所述储水箱为双层圆柱壳结构，无顶盖；

所述溢流槽为双层圆柱壳结构，无顶盖，外侧有溢流水接口；

所述水泵导管外侧连接导流槽，水泵导管和导流槽之间由硅橡胶条和玻璃胶进行密封， 导流槽内放置稳流栅，储水箱放置在导流槽下面，水泵导管从储水箱的中间穿过，溢流槽位 于储水箱外侧的上部，储水箱与溢流槽之间由硅橡胶条和玻璃胶进行密封，储水箱的上沿与 溢流槽的上沿平齐，导流管的一端接导流槽外侧的导流接口，导流管的另一端接储水箱，溢 流管的一端接导流槽的溢流接口，溢流管的另一端接溢流槽。

本发明公开了一种压力恒定的水射流源装置，包括水泵导管、导流槽、导流管、溢流管、 稳流栅、储水箱、溢流槽，其特征在于：所述水泵导管一端连接潜水泵，水泵导管的另一端 连接导流槽，所述导流槽连接导流管和溢流管，所述导流管一端连接导流槽，导流管的另一 端连接储水箱，所述储水箱外侧接溢流槽，所述溢流槽内的水流至潜水泵处；该压力恒定的 水射流源装置借助储水箱和射流喷嘴之间的水位差，由重力的作用产生射流压力，不带来额 外的振动与噪声，压力恒定，适合作为水下射流研究过程中的射流源。

本发明包括水泵导管、导流槽、导流管、溢流管、稳流栅、储水箱、溢流槽，所述水泵 导管的一端连接潜水泵，水泵导管的另一端连接导流槽；所述导流槽连接导流管和溢流管； 所述导流管的一端连接导流槽，导流管的另一端连接储水箱；所述溢流管的一端连接导流槽， 溢流管的另一端连接溢流槽；所述储水箱外侧连接溢流槽，溢流槽内的水流经潜水泵处；

水泵导管为圆形，导流槽为底部通孔、顶部无盖的圆台结构，稳流栅为双层圆柱形栅格 结构，储水箱为无顶盖的双层圆柱壳结构，溢流槽为无顶盖的双层圆柱壳结构；

导流管为聚乙烯钢丝软管，公称外径15mm，壁厚3mm；

溢流管为聚氯乙烯塑料硬质管，公称外径20mm，壁厚2.5mm；

导流槽内的溢流孔最下沿与导流孔最上沿之间的距离为2mm；

导流槽的导流接口须为水浸没状态，储水箱须为充满水且外侧有溢流的状态。