粘附式抑制波动容器及容器加工方法

1.本发明涉及抑制液面波动技术领域，尤其是涉及一种粘附式抑制波动容器及容器加工方法。

背景技术：

2.在动态运行的设备中，液体容器内部通常需要加工阻隔液体波动的挡板，然而挡板对于缓解液面波动效果较弱，而且会占用容器内部空间，不仅影响容器容量，而且会提高该容器的重量和生产成本，还会导致其制造难度提高。此外，以往根据经验设计的抑制液面波动结构，其形状特征等技术参数难以同样适用于所有的工况和容器设备，故而存在抑制液面波动效果不理想、结构设计灵活性差的技术问题。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种粘附式抑制波动容器及容器加工方法，以缓解现有技术中粘附式抑制波动容器难以加工，且抑制液面波动效果不佳的技术问题。
4.第一方面，本发明提供的粘附式抑制波动容器，包括：储液容器以及设置于所述储液容器内腔底部的粘附力差异模块；
5.所述粘附力差异模块包括多个粘附力区域，多个所述粘附力区域依次排列；
6.任意相邻的两个所述粘附力区域存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界。
7.结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，任一所述粘附力区域的粘附力配置为40μn～200μn。
8.结合第一方面，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，任意相邻的两个所述粘附力区域的粘附力差值为20μn～160μn。
9.结合第一方面，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述粘附力差异交界与所述储液容器内液体波节的距离为1/8波长～1/4波长。
10.结合第一方面，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述储液容器内腔底部喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个所述粘附力区域；
11.或者，所述粘附力差异模块包括可拆卸连接于所述储液容器内腔底部的结构件，所述结构件表面喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个所述粘附力区域。
12.结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述粘附力区域包括设置于所述储液容器内腔底部的环形表面，多个所述环形表面沿所述储液容器的径向依次套设；
13.任意相邻的两个所述环形表面存在粘附力差值，并形成所述粘附力差异交界。
14.第二方面，本发明提供的容器加工方法，包括以下步骤：在储液容器的内腔底部加工形成粘附力差异模块，并使所述粘附力差异模块具有多个粘附力区域，多个所述粘附力区域依次排列；任意相邻的两个所述粘附力区域存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界。
15.结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述在所
述储液容器的内腔底部加工形成粘附力差异模块的步骤包括：
16.依据外激频率和所述储液容器的尺寸参数设计所述粘附力差异模块的排布图案；
17.依据排布图案加工多个所述粘附力区域。
18.结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述依据外激频率和所述储液容器的尺寸参数设计所述粘附力差异模块的排布图案的步骤包括：
19.建立算子方程λ2m[y]+k[y；bo]＝0；其中，y为液面波动的振幅，表示标度频率，bo＝ρgr2/σ表示邦德数，ρ为液体密度，ω为液体波动的角频率，r为液膜半径，σ为液体表面张力，g为重力加速度；代表流体惯性和的积分算符,代表表面张力和重力恢复力的微分算符,k
nl
为波动的波数，n为波动的径向节点数，l为波动的周向节点数，h＝h/r代表圆柱体纵横比，h为液体厚度，r为所述储液容器在圆柱坐标系中的径向尺寸；
[0020]
确定试函数n为取值最小为2的自然数，求解贝塞尔函数导数的零点和正交基函数系v，正交化得到v(r)，并将v(r)单位化；
[0021]
将方程代入所述算子方程，取内积得到矩阵方程其中c为系数向量；
[0022]
求解获得波动的周向节点数l和波动的径向节点数n。
[0023]
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述依据排布图案加工多个所述粘附力区域的步骤包括：
[0024]
依据排布图案的特征参数规划多个所述粘附力区域的形状和排布形式；
[0025]
采用粘附力具有差异的试剂在所述储液容器的内腔底部喷涂形成多个所述粘附力区域；或者，在结构件上喷涂粘附力具有差异的试剂，以形成多个所述粘附力区域，并将该结构件安装于所述储液容器的内腔底部。
[0026]
本发明实施例带来了以下有益效果：采用储液容器以及设置于储液容器内腔底部的粘附力差异模块，粘附力差异模块包括多个粘附力区域，多个粘附力区域依次排列，任意相邻的两个粘附力区域存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界，具有抑制液面波动的作用，并且不会导致容器重量大范围增加，易于生产制造，并且结构参数灵活性更高，易于满足对不同工况和容量的适用性。
[0027]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关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。
[0029]
图1为本发明实施例提供的粘附式抑制波动容器的示意图；
[0030]
图2为本发明实施例提供的粘附式抑制波动容器的粘附力差异模块的俯视图。
[0031]
图标：100-储液容器；200-粘附力差异模块；201-粘附力差异交界；210-粘附力区域。
具体实施方式
[0032]
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。
[0033]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
[0034]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。
[0035]
如图1和图2所示，本发明实施例提供的粘附式抑制波动容器，包括：储液容器100以及设置于储液容器100内腔底部的粘附力差异模块200；粘附力差异模块200包括多个粘附力区域210，多个粘附力区域210依次排列；任意相邻的两个粘附力区域210存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界201。
[0036]
具体的，储液容器100内部的液体可在粘附力差异交界201处形成与液面波动方向相反的定向流动，由此可以消耗液体流动的动力，进而抑制液面波动。由于粘附力仅需通过表面涂层或表面加工达到相应的效用，故而不会造成容器重量大范围增加，易于生产制造。
[0037]
需要说明的是，多个粘附力区域210的形状和尺寸可以根据需要进行配置，结构参数灵活性更高，更容易获得满足不同工况和容量使用场景的粘附式抑制波动容器，提高了粘附式抑制波动容器适用场景的灵活性。
[0038]
在本发明实施例中，任一粘附力区域210的粘附力配置为40μn～200μn，任一粘附
力区域210的粘附力取值可设置为40μn、50μn、80μn、120μn、150μn或180μn，可根据粘附力区域210的数量、储液容器100底面的尺寸以及储液容器100内部的液体种类，通过多次试验获得粘附力的优选取值。在储液容器100盛装航天器液体推进剂时，优选将粘附力配置为40μn～200μn，由此可以获得较佳的抑制液面波动效果。
[0039]
进一步的，任意相邻的两个粘附力区域210的粘附力差值为20μn～160μn，任意相邻的两个粘附力区域210的粘附力差值可配置为20μn、30μn、50μn、100μn、120μn或150μn，可根据粘附力区域210的数量、储液容器100的容量以及储液容器100内部的液体种类，通过多次试验选取该粘附力差值的优选值，在储液容器100盛装航天器液体推进剂时，优选将粘附力差值配置为40μn～200μn，从而获得较佳的抑制液面波动效果。
[0040]
进一步的，粘附力差异交界201与储液容器100内液体波节的距离为1/8波长～1/4波长，粘附力差异交界201与储液容器100内液体波节的距离为可取值为1/8波长、1/7波长、1/6波长、1/5波长或1/4波长，在粘附力差异交界201处产生的反向流动可作用于液体波动处，进而更好地消耗液体环流动力，从而抑制液面波动。
[0041]
一种实施方式中，储液容器100内腔底部喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个粘附力区域210，试剂类型可根据上述给出的粘附力取值范围结合涂料厂家提供的产品说明进行选取，且应避免该试剂与储液容器100内盛装的液体存在生化反应。
[0042]
另一种实施方式中，粘附力差异模块200包括可拆卸连接于储液容器100内腔底部的结构件，结构件表面喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个粘附力区域210。采用可拆卸连接于储液容器100内腔底部的结构件，从而便于根据需要更换具有不同粘附力的结构件，且可替换不同形状、尺寸的结构件，从而形成不同的粘附力区域210布局形式，由此可提高产品灵活性，进而使粘附式抑制波动容器能够根据所盛装的液体类型和工况选配最适用的结构形式。
[0043]
如图1和图2所示，粘附力区域210包括设置于储液容器100内腔底部的环形表面，多个环形表面沿储液容器100的径向依次套设；任意相邻的两个环形表面存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界201。环形表面最内圈围设形成圆形区域，由内向外依次套设径向尺寸递增的环形表面，由此，沿储液容器100的径向形成多个圆形的粘附力差异交界201，可以抑制沿储液容器100径向的液面波动，从而避免因液面波动而导致储液容器100液体模态转换。
[0044]
如图1和图2所示，本发明实施例提供的容器加工方法，包括以下步骤：
[0045]
在储液容器100的内腔底部加工形成粘附力差异模块200，并使粘附力差异模块200具有多个粘附力区域210，多个粘附力区域210依次排列；
[0046]
任意相邻的两个粘附力区域210存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界201。
[0047]
具体的，粘附力区域210在水平面上的投影形状可根据液面波动方向进行规划，优选使液面波动方向垂直于粘附力差异交界201，从而粘附力差异交界201产生的反向力能够更高效地消耗液面波动的动力，进而达到快速抑制液面波动的目的，技术原理已在上述实施方式中作出了说明，再次不再赘述，后续内容主要对粘附力区域210的设计做详细说明。
[0048]
在本发明实施例中，在储液容器100的内腔底部加工形成粘附力差异模块200的步骤包括：依据外激频率和储液容器100的尺寸参数设计粘附力差异模块200的排布图案；依据排布图案加工多个粘附力区域210。
[0049]
具体的，储液容器100在受到铅锤方向振动冲击时，储液容器100中的液体会形成内部环流，储液容器100的直径尺寸一般取值为1mm～100mm，高度尺寸为0.1mm～60mm，材质可选用玻璃、不锈钢或铝材等。加工前可通过清洗确保储液容器100内部洁净，进而避免粘附力差异模块200被杂质污染。根据外激频率储液容器100的尺寸参数设计粘附力差异模块200的排布图案，尽量使粘附力差异交界201与储液容器100内液体波节的距离为1/8波长～1/4波长，从而可获得更好的抑制液面波动效果。
[0050]
本实施方式中，依据外激频率和储液容器100的尺寸参数设计粘附力差异模块200的排布图案的步骤包括：
[0051]
建立算子方程λ2m[y]+k[y；bo]＝0；其中，y为液面波动的振幅，表示标度频率，bo＝ρgr2/σ表示邦德数，ρ为液体密度，ω为液体波动的角频率，r为液膜半径，σ为液体表面张力，g为重力加速度；代表流体惯性和的积分算符,代表表面张力和重力恢复力的微分算符,k
nl
为波动的波数，n为波动的径向节点数，l为波动的周向节点数，h＝h/r代表圆柱体纵横比，h为液体厚度，r为储液容器100在圆柱坐标系中的径向尺寸。
[0052]
确定试函数n为取值最小为2的自然数，求解贝塞尔函数导数的零点和正交基函数系v，正交化得到vr，并将vr单位化。
[0053]
将方程代入算子方程，取内积得到矩阵方程其中c为系数向量，随后求解获得波动的周向节点数l和波动的径向节点数n。
[0054]
其中，粘附力差异模块200的排布图案可以通过mat l ab中运用ray l e i gh-ri tz方法得到确定外激频率及储液容器100参数下谐波的排布图案，利用试函数通过变分法求解特征值。在bo＝167，h＝0.628，l＝0，n＝5的条件下，可得到如图1和图2所示的粘附力差异模块200，圆周方向上的周向节点数l为0，径向节点数n为5，故而将粘附力区域210设计成连续的环形结构，并沿径向由内向外依次形成五个粘附力差异交界201，在替换方案中还可对粘附力区域210作进一步变形，故而不排除粘附力差异交界201的水平面投影采用多边形的情况。
[0055]
进一步的，依据排布图案加工多个粘附力区域210的步骤包括：依据排布图案的特征参数规划多个粘附力区域210的形状和排布形式；采用粘附力具有差异的试剂在储液容器100的内腔底部喷涂形成多个粘附力区域210；或者，在3d打印的结构件上喷涂粘附力具
有差异的试剂，以形成多个粘附力区域210，并将该结构件安装于储液容器100的内腔底部。
[0056]
在喷涂储液容器100的内腔底部以及喷涂结构件之前，需要先对储液容器100的内腔和结构件采用乙醇和去离子水进行清洗，清洗后进行干燥处理，随后依据粘附力取值和相邻粘附力区域210的粘附力差值选用具有不同粘附力的试剂进行喷涂。参见图1和图2所示，多个粘附力区域210的粘附力可采用174.97μn和115.97μn自内向外交替分布，从而形成粘附力差值为59μn。在其他可选方案中，粘附力差异交界201还可配置为单点交界或多点交界，在粘附力差异交界201处形成粘附力差异，进而形成相对于液面波动的反向力，从而消耗液面波动的动力。
[0057]
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。

技术特征：

1.一种粘附式抑制波动容器，其特征在于，包括：储液容器(100)以及设置于所述储液容器(100)内腔底部的粘附力差异模块(200)；所述粘附力差异模块(200)包括多个粘附力区域(210)，多个所述粘附力区域(210)依次排列；任意相邻的两个所述粘附力区域(210)存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界(201)。2.根据权利要求1所述的粘附式抑制波动容器，其特征在于，任一所述粘附力区域(210)的粘附力配置为40μn～200μn。3.根据权利要求1所述的粘附式抑制波动容器，其特征在于，任意相邻的两个所述粘附力区域(210)的粘附力差值为20μn～160μn。4.根据权利要求1所述的粘附式抑制波动容器，其特征在于，所述粘附力差异交界(201)与所述储液容器(100)内液体波节的距离为1/8波长～1/4波长。5.根据权利要求1所述的粘附式抑制波动容器，其特征在于，所述储液容器(100)内腔底部喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个所述粘附力区域(210)；或者，所述粘附力差异模块(200)包括可拆卸连接于所述储液容器(100)内腔底部的结构件，所述结构件表面喷涂粘附力具有差异的试剂，以固化形成多个所述粘附力区域(210)。6.根据权利要求1所述的粘附式抑制波动容器，其特征在于，所述粘附力区域(210)包括设置于所述储液容器(100)内腔底部的环形表面，多个所述环形表面沿所述储液容器(100)的径向依次套设；任意相邻的两个所述环形表面存在粘附力差值，并形成所述粘附力差异交界(201)。7.一种容器加工方法，其特征在于，包括以下步骤：在储液容器(100)的内腔底部加工形成粘附力差异模块(200)，并使所述粘附力差异模块(200)具有多个粘附力区域(210)，多个所述粘附力区域(210)依次排列；任意相邻的两个所述粘附力区域(210)存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界(201)。8.根据权利要求7所述的容器加工方法，其特征在于，所述在所述储液容器(100)的内腔底部加工形成粘附力差异模块(200)的步骤包括：依据外激频率和所述储液容器(100)的尺寸参数设计所述粘附力差异模块(200)的排布图案；依据排布图案加工多个所述粘附力区域(210)。9.根据权利要求8所述的容器加工方法，其特征在于，所述依据外激频率和所述储液容器(100)的尺寸参数设计所述粘附力差异模块(200)的排布图案的步骤包括：建立算子方程λ2m[y]+k[y；bo]＝0；其中，y为液面波动的振幅，表示标度频率，bo＝ρgr2/σ表示邦德数，ρ为液体密度，ω为液体波动的角频率，r为液膜半径，σ为液体表面张力，g为重力加速度；代表
流体惯性和的积分算符,代表表面张力和重力恢复力的微分算符,k
nl
为波动的波数，n为波动的径向节点数，l为波动的周向节点数，h＝h/r代表圆柱体纵横比，h为液体厚度，r为所述储液容器(100)在圆柱坐标系中的径向尺寸；确定试函数其中n＝2,3,4
······
n，n为取值最小为2的自然数，求解贝塞尔函数导数的零点和正交基函数系v，正交化得到v(r)，并将v(r)单位化；将方程代入所述算子方程，取内积得到矩阵方程其中c为系数向量；求解获得波动的周向节点数l和波动的径向节点数n。10.根据权利要求8所述的容器加工方法，其特征在于，所述依据排布图案加工多个所述粘附力区域(210)的步骤包括：依据排布图案的特征参数规划多个所述粘附力区域(210)的形状和排布形式；采用粘附力具有差异的试剂在所述储液容器(100)的内腔底部喷涂形成多个所述粘附力区域(210)；或者，在结构件上喷涂粘附力具有差异的试剂，以形成多个所述粘附力区域(210)，并将该结构件安装于所述储液容器(100)的内腔底部。

技术总结

本发明提供了一种粘附式抑制波动容器及容器加工方法，涉及抑制液面波动技术领域，本发明提供的粘附式抑制波动容器，包括：储液容器以及设置于储液容器内腔底部的粘附力差异模块；粘附力差异模块包括多个粘附力区域，多个粘附力区域依次排列；任意相邻的两个粘附力区域存在粘附力差值，并形成粘附力差异交界，具有抑制液面波动的作用，并且不会导致容器重量大范围增加，易于生产制造，并且结构参数灵活性更高，易于满足对不同工况和容量的适用性。性。性。