一种空化喷嘴空化性能评价方法

1.本发明属于流体力学技术领域，涉及一种空化喷嘴空化性能评价方法。


背景技术：

2.空化是一种因流体动力学因素作用而在液体内部或在液体与固体界面上发生的液体与其蒸汽的相变过程与现象。通过空化喷嘴产生空化是水力空化的一种方式，专门设计的空化喷嘴常用于石油钻井提速、污染水体处理、生物医药制备等领域，具有广泛的用途。进行空化喷嘴设计与选用时，需要对空化场的激烈程度进行定量描述，以评价空化喷嘴性能。但由于空化是一个复杂的过程，是许多物理、化学过程的综合现象，且进行喷嘴空化性能评价时还需要兼顾考虑工况对具体空化效应的要求，因此尚未有一个空化喷嘴性能评价的统一物理量。目前主要是利用空化效应间接进行空化喷嘴性能评价，常用的空化喷嘴评价方法有以下几种：（1）铝箔空蚀法将亚毫米级厚度的铝箔放入喷嘴产生的空化场的某个待测位置，放置数秒到数分钟后取出，观察铝箔的空蚀图样，或测量铝箔空蚀质量损失。这种方法的优点是直观；缺点是定量描述误差很大，空蚀质量严重依赖于铝箔的表面性质；（2）空化噪声法通过水听器测量测量空化泡脉动或破裂产生的声波。这种方法的优点是测量所需设备不需要专门设计，通常只需要记录几十个声周期就可以得到声频谱，时间及空间分辨率较高；缺点是水听器记录的信号不仅仅由空化引起，还记录了流场本身的不定常特征，需要对流场流动结构具有清晰的认识才能剔除流场不定常影响；（3）量热法测量空化引起的液体温度升高；（4）声光效应法通过光电设备测量空化泡剧烈脉动、破裂产生的光辐射。优点是精度高、速度快、非解除；缺点是只有空化具有到一定程度才能产生光辐射，无法测量比较弱的空化场；（5）超声分解法测量空泡破裂过程中产生的自由基oh-，能够有效表征空化的剧烈程度，但由于测量的化合物浓度是空化效应对时间的积分，不是瞬态效应，因此只能表征空化时间空间平均剧烈程度。
3.综上所述，目前常用的空化性能评价方式各具优缺点，不能相互取代，但可以针对空化喷嘴具体应用的技术领域，结合测量后续的数据处理方法，寻求简便、高效、适用的空化性能评价方式。


技术实现要素：

4.本发明提供一种空化喷嘴空化性能评价方法，通过对实验采集的或数值模拟计算
的空化射流压力信号图进行压力脉动识别、离散累计脉动数量计算等前处理，并判断喷嘴的空化相似性，形成空化相似喷嘴空化性能比较图版或喷嘴空化性能图版，定性及定量评价各种空化喷嘴的空化性能。通过本发明提供的方法，能够判断多个空化喷嘴产生空化和脉动的原理是否相同；能够作为空化喷嘴结构优化的目标函数，定性及定量评价空化喷嘴结构优化对空化性能的提升效果；能够作为空化喷嘴选型依据，根据工况对脉动压力和脉动宽度的要求及对空化喷嘴压降限制，选择所采用的空化喷嘴的类型及结构。
5.本发明所述的一种空化喷嘴空化性能评价方法，包括以下步骤：（1）根据空化喷嘴的空化射流压力信号图识别压力脉动；（2）根据空化喷嘴的空化射流压力信号图获得离散累计脉动数量；（3）获得空化喷嘴的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数及拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数；（4）选定一个空化喷嘴为标准喷嘴a，并判断其余空化喷嘴b与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数是否线性相关，即是否具有空化相似性；（5）绘制空化相似喷嘴空化性能比较图版或喷嘴空化性能图版。
6.步骤（2）所述的离散累计脉动数量的获得过程为：（2-1）将压力脉动按时间进行编号；（2-2）计算每个压力脉动的脉动压力p及脉动宽度δt，压力脉动的编号及脉动压力、脉动宽度δt构成数组：；（2-3）建立二维笛卡尔坐标系，坐标横轴为脉动压力p，纵轴为脉动宽度δt，将横纵轴进行刻度划分；横轴刻度划分为：；式中：p
t
‑‑‑
压力阈值，mpa；n
‑‑‑
划分脉动压力横轴刻度的参数，无量纲；
∆
p
‑‑‑
脉动压力横轴刻度划分的分辨率，mpa；p
max
‑‑‑
压力信号图中各压力脉动的最大脉动压力，mpa；纵轴刻度划分为：；式中：m
‑‑‑
划分脉动宽度纵轴刻度的参数，无量纲；δ（δt）
‑‑‑
脉动宽度纵轴刻度划分的分辨率，s；
∆
t
max
‑‑‑
压力信号图中各压力脉动的最大脉动宽度，s；（2-4）将所有数组按编码m顺序依次判断其脉动压力p是否满足：
ꢀꢀ
(1)；式中，i为迭代参数，无量纲；若满足上述条件，继续判断其脉动宽度δt是否满足：
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(2)；
式中，j为迭代参数，无量纲；将满足式(1)及式(2)的脉动数量记为ν；（2-5）节点处的脉动数量密度为：；（2-6）式(2)中j重设为j=j+1，重复过程（2-4）、（2-5）、（2-6）至；（2-7）式(1)中i重设为i=i+1，重复过程（2-4）、（2-5）、（2-6）、（2-7）至；（2-8）计算脉动压力横轴刻度点处压力的离散累计脉动数量；;脉动压力横轴刻度点处压力及上述计算的此处离散累计脉动数量，构成空化射流喷嘴在相应喷嘴压降下的压力-离散累计脉动数量数据。
7.本发明所述的压力阈值为一根据需要指定的压力值，可在压力信号的最小压力与最大压力间任取，通常取为零；压力阈值线为一在时间为横轴、压力为纵轴的压力信号图中与时间横轴平行的直线，其与压力纵轴的交点压力值为压力阈值，并与压力信号具有许多交点；本发明所述的压力信号图中压力阈值线以上的压力信号中，每两个左右相邻交点间的压力信号部分定义为一个压力脉动；本发明所述的脉动压力为压力脉动的最大压力值；所述的脉动宽度为压力脉动与压力阈值线左右两个交点的时间差（参阅图1）。
8.进行压力脉动识别时，在压力信号图中划定压力阈值线，将压力信号图中压力阈值线上部的压力信号中，每两个左右相邻交点间的具有峰值（即脉动压力p）的压力信号部分识别为一个压力脉动；每个压力脉动均具有脉动压力和脉动宽度两个参数。
9.步骤（3）的具体过程为：（3-1）对某一空化喷嘴，多次改变喷嘴压降的大小，得到多组对应于不同喷嘴压降的压力-离散累计脉动数量数据；将各组压力-离散累计脉动数量数据中的一系列压力数据同除以相应喷嘴压降下的特征压力，一系列离散累计脉动数量数据同除以相应喷嘴压降下的特征累计脉动数量，得到相应的无量纲压力-无量纲累计脉动数量数据，曲线拟合，得拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数。
10.更具体的，根据对某一空化喷嘴在某一喷嘴压降下进行实验或数值模拟计算得到的空化射流压力信号图，通过本发明提出的离散累计脉动数量的计算方法，计算得到此空化喷嘴在喷嘴压降下一系列压力处的离散累计脉动数量
；;多次改变喷嘴压降的大小，可以得到多组对应于不同喷嘴压降的压力-离散累计脉动数量数据。由于使用同一空化喷嘴，因此各组数据绘制于压力-离散累计脉动数量图版中形成的多条曲线具有相似性，即具有相同的形状（参阅图4）。
11.将对应于喷嘴压降的压力-累计脉动数量数据中的一系列压力数据同除以一个数值，一系列数据同除以另一数值，得到一组对应于喷嘴压降的无量纲压力-无量纲累计脉动数量数据；;数值n
*
称为特征累计脉动数量，p
*
称为特征压力。特征压力的数值应在大于这组数据一系列压力中最大压力值的附近范围内选取，特征累计脉动数量应在大于这组数据一系列累计脉动数量中最大累计脉动数量值的附近范围内选取。
12.其余各组压力-离散累计脉动数量数据的特征压力和特征累计脉动数量可任意选取，但应使各组数据绘制于无量纲压力-无量纲累计脉动数量图版后能够重合为一条曲线（参阅图5）；将所有组无量纲压力-无量纲累计脉动数量数据合并为一组数据，进行曲线拟合，拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数关系为：；式中：
‑‑‑
拟合后累计脉动数量，无量纲；
‑‑‑
特征累计脉动数量，无量纲；
‑‑‑
拟合后无量纲累计脉动数量，无量纲；
‑‑‑
拟合后压力，mpa；
‑‑‑
特征压力，mpa；
‑‑‑
拟合后无量纲压力，无量纲；（3-2）以喷嘴压降为自变量、特征压力为因变量进行曲线拟合，拟合后喷嘴压降-特征压力函数关系为（参阅图5）：；式中：
‑‑‑
特征压力，mpa；
‑‑‑
喷嘴压降，mpa。
13.（3-3）以喷嘴压降为自变量、特征累计脉动数量为因变量进行曲线拟合，拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数关系为（参阅图5）：；
‑‑‑
特征累计脉动数量，无量纲；
‑‑‑
喷嘴压降，mpa。
14.上述三次拟合在保证拟合精度的前提下可以任意选择拟合方式，但为了后续计算方便，在保证一定的拟合精度前提下，应尽量选择指数拟合。
15.步骤（4）的具体过程为：（4-1）选定一个空化喷嘴为标准喷嘴a，其余为空化喷嘴b，则有：标准喷嘴a拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数：
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(1-1)；标准喷嘴a拟合后喷嘴压降-特征压力函数：
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(1-2)；标准喷嘴a拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数：
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(1-3)；空化喷嘴b拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数：
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(2-1)；空化喷嘴b拟合后喷嘴压降-特征压力函数：
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(2-2)；空化喷嘴b拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数：
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(2-3)；（4-2）空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征压力函数除以标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数后为一常数，且空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数
除以标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数后为一常数，则空化喷嘴b与标准喷嘴a具有空化相似性，是空化相似喷嘴；反之，不具有空化相似性，不是空化相似喷嘴。
16.绘制空化相似喷嘴空化性能比较图版的具体过程为：（1）空化喷嘴b与标准喷嘴a具有空化相似性，则有：；式中，为一常数，无量纲，则对于空化喷嘴b： (3)；且；式中，为一常数，无量纲，则对于空化喷嘴b： (4)；将式(3)与式(4)代入式(2-1)，则对于空化喷嘴b有：
ꢀꢀꢀꢀ
(5)；将标准喷嘴a的特征压力表示为，将标准喷嘴的特征累计脉动数量表示为，则式(5)可表示为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)；式(6)给出了空化喷嘴b无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数的另一形式。
17.（2）将上述空化喷嘴b无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数另一形式与标准喷嘴a的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数绘制成无量纲压力-无量纲累计脉动数量图版，同时将标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数绘制成喷嘴压降-特征压力图版，将标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数绘制成喷嘴压降-特征累计脉动数量图版，三图版共同组成空化相似喷嘴a与b的空化性能比较图版。
18.空化喷嘴空化性能图版的绘制方法为：（1）空化喷嘴b与标准喷嘴a不具有空化相似性，标准喷嘴a与空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征压力函数之间有如下关系：；式中，为一以喷嘴压降为自变量的调节函数，无量纲；标准喷嘴a与空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数之间有如下关系：；式中，为一以喷嘴压降为自变量的调节函数，无量纲；
则对于空化喷嘴b，其特征压力可表示为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)；特征累计脉动数量可表示为：
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(8)；将式(7)与式(8)带入式(2-1)，则：；即：
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(9)；式中，为标准喷嘴a在相应喷嘴压降下的特征累计脉动数量，无量纲，；为标准喷嘴a在相应喷嘴压降下的特征压力，；将标准喷嘴a的累计脉动数量表示为，则式(2-1)可表示为：
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(10)；将式(9)除以式(10)，则：；上式表明空化喷嘴b与标准喷嘴a在相同喷嘴压降和压力下累计脉动数量的比值是喷嘴压降和压力的函数，即：；指定压力值之后，空化喷嘴b与标准喷嘴a产生的累计脉动数量比值成为喷嘴压降的单值函数；（2）在不同压力值下，将空化喷嘴b与标准喷嘴a累计脉动数量的比值与喷嘴压降的函数绘制于喷嘴压降-累计脉动数量比值图版中形成喷嘴b空化性能图版。
19.本发明的有益效果是：（1）根据本发明提出的喷嘴空化相似性判断方法，将实验或数值模拟计算得到的某空化喷嘴x不同喷嘴压降下的压力信号图进行数据处理后，能够判断空化喷嘴x与已有空
化喷嘴是否具空化相似性，是否具有相同的空化原理；（2）通过本发明提出的空化相似喷嘴空化性能比较图版，能够直观比较空化相似喷嘴的空化性能；空化喷嘴的结构和尺寸优化对空化性能的影响，能够通过空化相似喷嘴空化性能比较图版中优化前后空化喷嘴无量纲压力-无量纲累计脉动数量曲线直观全面的进行体现，因而能够起到指导空化喷嘴结构尺寸优化的作用；（3）通过本发明提出的喷嘴空化性能图版，能够定量评价和比较各种类型空化喷嘴的空化性能，从而能够根据工况对空化喷嘴产生脉动压力的要求及对喷嘴压降的限制优选空化喷嘴。
附图说明
20.图1为空化射流压力信号图及定义示意图；图2为离散累计脉动数量计算示意图；图3为标准喷嘴a在不同喷嘴压降下的压力信号；图4为标准喷嘴a不同喷嘴压降下的离散累计脉动数量；图5为标准喷嘴a拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征压力函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量曲线；图6为空化喷嘴b在不同喷嘴压降下的压力信号图；图7为空化喷嘴b拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征压力函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数曲线；图8为空化相似喷嘴空化性能比较图版；图9为空化喷嘴c在不同喷嘴压降下的压力信号图；图10为空化喷嘴c拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征压力函数曲线、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数曲线；图11为喷嘴空化性能图版；图12为本发明流程图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
22.根据空化喷嘴a在不同喷嘴压降下的压力信号图（参阅图3），进行脉动识别、离散累计脉动数量计算等数据前处理，并通过数据拟合得到空化喷嘴a的无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、喷嘴压降-特征压力函数曲线、喷嘴压降-特征累计脉动数量函数曲线（参阅图5）。空化喷嘴a的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数分别为：(11)；
ꢀꢀ
(12)；
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(13)；根据空化喷嘴b在不同喷嘴压降下的压力信号图（参阅图6），进行脉动识别、离散累计脉动数量计算等数据前处理，并通过数据拟合得到空化喷嘴b的无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、喷嘴压降-特征压力函数曲线、喷嘴压降-特征累计脉动数量函数曲线（参阅图7）。空化喷嘴b的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数分别为：
ꢀꢀ
(14)；；；将空化喷嘴a作为标准喷嘴，空化喷嘴b与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数之比为：；空化喷嘴b与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数之比为：；空化喷嘴b与标准喷嘴a具有空化相似性，因此空化喷嘴b的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数(14)可转换为另一形式：
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(15)；空化喷嘴b的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数的另一形式(15)与标准喷嘴a的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数(11)绘制成无量纲压力-无量纲累计脉动数量图版；同时将标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数(12)绘制成喷嘴压降-特征压力图版，标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数(13)绘制成喷嘴压降-特征累计脉动数量图版。三图版共同组成空化相似喷嘴a与b的空化性能比较图版（参阅图8）。
23.根据空化喷嘴c在不同喷嘴压降下的压力信号图（参阅图9），进行脉动识别、离散累计脉动数量计算等数据前处理，并通过数据拟合得到空化喷嘴c的无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线、喷嘴压降-特征压力函数曲线、喷嘴压降-特征累计脉动数量函数曲线（参阅图10）。空化喷嘴c的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数分别为：；
；；空化喷嘴c与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数之比为：；空化喷嘴c与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数之比为：；空化喷嘴c与标准喷嘴不具有空化相似性。
24.空化喷嘴c与标准喷嘴a在相同喷嘴压降和压力下累计脉动数量的比值为：；指定压力=100、150、200、250mpa将喷嘴c的关系绘制于图版中，得到喷嘴空化性能图版（参阅图11）。
25.通过具体实施例，可见有益效果是：（1）根据本发明提出的喷嘴空化相似性判断方法，判断标准喷嘴a与空化喷嘴b具有空化相似性；标准喷嘴a与空化喷嘴c不具有空化相似性；（2）根据本发明提出的空化相似喷嘴空化性能比较图版绘制方法，得到标准喷嘴a与空化喷嘴b的空化相似喷嘴空化性能比较图版。在比较图版中，空化喷嘴b另一形式的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数曲线位于标准喷嘴a拟合后无量纲压力-无量纲函数曲线上方，直观体现了空化喷嘴b空化性能优于标准喷嘴a，这表明相同喷嘴压降条件下，空化喷嘴b能够产生的脉动压力大于某一压力的压力脉动数量，始终多于标准喷嘴a。若空化喷嘴b是基于标准喷嘴a结构的优化喷嘴，图版表明：经过优化，提高了空化喷嘴的空化性能；（3）通过本发明提出的喷嘴空化性能图版，得到空化喷嘴c的喷嘴空化性能图版，能够定量评价和比较不具有空化相似性的空化喷嘴c与标准喷嘴a的空化性能。在空化性能图版中，不同压降下空化喷嘴c与标准喷嘴a产生的脉动压力大于不同指定压力的累计脉动数量之比总小于1，表明空化喷嘴c产生脉动压力大于指定压力的压力脉动的能力较标准喷嘴a差，空化喷嘴c的空化性能弱于标准喷嘴a。

技术特征：
1.一种空化喷嘴空化性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据空化喷嘴的空化射流压力信号图识别压力脉动；（2）根据空化喷嘴的空化射流压力信号图获得离散累计脉动数量；（3）获得空化喷嘴的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数及拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数；（4）选定一个空化喷嘴为标准喷嘴a，并判断其余空化喷嘴b与标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数、拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数是否线性相关，即是否具有空化相似性；（5）绘制空化相似喷嘴空化性能比较图版或喷嘴空化性能图版。2.根据权利要求1所述的一种空化喷嘴空化性能评价方法，其特征在于，离散累计脉动数量的获得过程为：（2-1）将压力脉动按时间进行编号；（2-2）计算每个压力脉动的脉动压力p及脉动宽度δt，压力脉动的编号及脉动压力、脉动宽度δt构成数组：；（2-3）建立二维笛卡尔坐标系，坐标横轴为脉动压力p，纵轴为脉动宽度δt，将横纵轴进行刻度划分；横轴刻度划分为：；式中：p
t
‑‑‑
压力阈值，mpa；n
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划分脉动压力横轴刻度的参数，无量纲；
∆
p
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脉动压力横轴刻度划分的分辨率，mpa；p
max
‑‑‑
压力信号图中各压力脉动的最大脉动压力，mpa；纵轴刻度划分为：；式中：m
‑‑‑
划分脉动宽度纵轴刻度的参数，无量纲；δ（δt）
‑‑‑
脉动宽度纵轴刻度划分的分辨率，s；
∆
t
max
‑‑‑
压力信号图中各压力脉动的最大脉动宽度，s；（2-4）将所有数组按编码m顺序依次判断其脉动压力p是否满足：
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；式中，i为迭代参数，无量纲；若满足上述条件，继续判断其脉动宽度δt是否满足：
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(2)；式中，j为迭代参数，无量纲；将满足式(1)及式(2)的脉动数量记为ν；（2-5）节点处的脉动数量密度为：
；（2-6）式(2)中j重设为j=j+1，重复过程（2-4）、（2-5）、（2-6）至；（2-7）式(1)中i重设为i=i+1，重复过程（2-4）、（2-5）、（2-6）、（2-7）至；（2-8）计算脉动压力横轴刻度点处压力的离散累计脉动数量；。3.根据权利要求1所述的一种空化喷嘴空化性能评价方法，其特征在于，步骤（4）的具体过程为：（4-1）选定一个空化喷嘴为标准喷嘴a，其余为空化喷嘴b，则有：标准喷嘴a拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数：
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(1-1)；标准喷嘴a拟合后喷嘴压降-特征压力函数：
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(1-2)；标准喷嘴a拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数：
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(1-3)；空化喷嘴b拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数：
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(2-1)；空化喷嘴b拟合后喷嘴压降-特征压力函数：
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(2-2)；空化喷嘴b拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数：
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(2-3)；（4-2）空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征压力函数除以标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数后为一常数，且空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数除以标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数后为一常数，则空化喷嘴b与标准喷嘴a具有空化相似性，是空化相似喷嘴；反之，不具有空化相似性，不是空化相似喷嘴。4.根据权利要求3所述的一种空化喷嘴空化性能评价方法，其特征在于，绘制空化相似喷嘴空化性能比较图版的具体过程为：（1）空化喷嘴b与标准喷嘴a具有空化相似性，则有：
；式中，为一常数，无量纲，则对于空化喷嘴b： (3)；且；式中，为一常数，无量纲，则对于空化喷嘴b： (4)；将式(3)与式(4)代入式(2-1)，则对于空化喷嘴b有：
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(5)；将标准喷嘴a的特征压力表示为，将标准喷嘴的特征累计脉动数量表示为，则式(5)可表示为：；（2）将上述空化喷嘴b无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数另一形式与标准喷嘴a的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数绘制成无量纲压力-无量纲累计脉动数量图版，同时将标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征压力函数绘制成喷嘴压降-特征压力图版，将标准喷嘴a的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数绘制成喷嘴压降-特征累计脉动数量图版，三图版共同组成空化相似喷嘴a与b的空化性能比较图版。5.根据权利要求3所述的一种空化喷嘴空化性能评价方法，其特征在于，空化喷嘴空化性能图版的绘制方法为：（1）空化喷嘴b与标准喷嘴a不具有空化相似性，标准喷嘴a与空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征压力函数之间有如下关系：；式中，为一以喷嘴压降为自变量的调节函数，无量纲；标准喷嘴a与空化喷嘴b的拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数之间有如下关系：；式中，为一以喷嘴压降为自变量的调节函数，无量纲；则对于空化喷嘴b，其特征压力可表示为：
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(7)；特征累计脉动数量可表示为：
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(8)；
将式(7)与式(8)带入式(2-1)，则：；即：
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(9)；式中，为标准喷嘴a在相应喷嘴压降下的特征累计脉动数量，无量纲，；为标准喷嘴a在相应喷嘴压降下的特征压力，；将标准喷嘴a的累计脉动数量表示为，则式(2-1)可表示为：
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(10)；将式(9)除以式(10)，则：；上式表明空化喷嘴b与标准喷嘴a在相同喷嘴压降和压力下累计脉动数量的比值是喷嘴压降和压力的函数，即：；指定压力值之后，空化喷嘴b与标准喷嘴a产生的累计脉动数量比值成为喷嘴压降的单值函数；（2）在不同压力值下，将空化喷嘴b与标准喷嘴a累计脉动数量的比值与喷嘴压降的函数绘制于喷嘴压降-累计脉动数量比值图版中形成喷嘴b空化性能图版。

技术总结
本发明属于流体力学技术领域，涉及一种空化喷嘴空化性能评价方法，根据空化喷嘴的空化射流压力信号图识别压力脉动并获得离散累计脉动数量；得到空化喷嘴的拟合后无量纲压力-无量纲累计脉动数量函数、拟合后喷嘴压降-特征压力函数及拟合后喷嘴压降-特征累计脉动数量函数；选定一个空化喷嘴为标准喷嘴A，并判断其余空化喷嘴B与标准喷嘴A是否具有空化相似性；形成空化相似喷嘴空化性能比较图版或喷嘴空化性能图版。空化相似喷嘴空化性能比较图版可直观比较具有空化相似性的空化喷嘴的空化性能，为空化喷嘴的优化设计提供指导；喷嘴空化性能图版可对不同类型空化喷嘴的空化性能进行统一比较评价，为根据工况要求进行喷嘴选用提供依据。用提供依据。用提供依据。


技术研发人员：陈贵春 邹德永 周卫东 李罗鹏
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/8/16