一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，属于船舶水动力学试验技术领域。该装置包括：包括循坏水槽1、推进和辅助测量小车3、水平射流小车4和PTV测量系统，其特征在于，所述的推进和辅助测量小车3和水平射流小车4通过连接架连接；所述的PTV测量系统布置在连接架上；所述的推进和辅助测量小车3和水平射流小车4放置在循环水槽1的水槽滑轨2上。本发明专利技术可以用于循环水槽等实验室设施，从而在水槽中产生射流流场，进而采用PTV与其他辅助测量系统来测量射流流场的水动力学特性，特别是射流产生的微小气泡的运动特性。具有操作简单，使用效率高的特点。

An experimental device for measuring micro bubbles in jet flow field

The invention discloses a test device for measuring micro bubbles in a jet flow field, which belongs to the technical field of ship hydrodynamics test. The device includes: including a broken sink 1, a propelling and auxiliary measuring trolley 3, a horizontal jet trolley 4 and a PTV measuring system, which are characterized by the propulsion and auxiliary measuring trolley 3 and the horizontal jet 4 through the connecting rack; the PTV measurement system is arranged on the connecting rack; the propelling and auxiliary measuring car 3 is described. The horizontal jet car 4 is placed on the slide rail 2 of the circulating tank 1. The invention can be used in a laboratory facility such as a circulating tank to produce a jet flow field in a tank, and then use PTV and other auxiliary measuring systems to measure the hydrodynamic characteristics of the jet flow field, especially the motion characteristics of the tiny bubbles generated by the jet. It has the characteristics of simple operation and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置
本专利技术涉及一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，属于船舶水动力学试验
领域。
技术介绍
舰船在航行过程中,由于螺旋桨的旋转产生空化、海面的波浪破碎以及吃水线部分大量空气的卷入等因素,使得在其后产生一条富含大量不同尺度气泡的气幕带，导致尾流区的光学、声学等特性与通常海面截然不同。舰船尾流中，气泡对尾流特性起着重要的作用。通过对尾流气泡的监测，可以识别对应舰船的种类；通过对尾流气泡的追踪，可以引导鱼雷沿着舰船尾流运动并击中舰船。因此对尾流气泡群的研究具有重大的意义。目前，人们对于尾流气泡的运动特性所知甚少。由于水中气泡的运动属于气液两相流动的范畴，采用ParticleTrackingVelocimetry，简称PTV,粒子示踪测速技术可以很好地追踪各个气泡在射流影响下的运动特征。PTV技术通过向水中播撒较低浓度的示踪粒子，用较强的片光源照亮观测水域，再通过高速摄像机记录被照亮的粒子和微小气泡随时间的运动轨迹，从而追踪各个颗粒在尾流影响下的运动特征。随着近年来PTV技术的逐步成熟，可以采用PTV测量装置来观测射流流场特别是射流气泡的运动特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是这样实现的：一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，包括循坏水槽1、推进和辅助测量小车3、水平射流小车4和PTV测量系统，其特征在于，所述的推进和辅助测量小车3和水平射流小车4通过连接架连接；所述的PTV测量系统布置在连接架上；所述循环水槽1的俯视图呈矩形，且在循环水槽1槽口的两个较长边上布置水槽滑轨2，所述的推进和辅助测量小车3和水平射流小车4放置在水槽滑轨2上。所述的连接架包括左侧连接架15和右侧连接架17，左侧连接架15和右侧连接架17的材质均为铝合金管材，左侧连接架15和右侧连接架17呈中心线对称，所述的中心线为推进和辅助测量小车3中心和水平射流小车4中心连线所在的直线；所述的推进和辅助测量小车3和水平射流小车4上分别设有紧固架，所述的左侧连接架15和右侧连接架17通过紧固架连接推进和辅助测量小车3和水平射流小车4。推进和辅助测量小车3远离水平射流小车4的一侧装有左侧推进和辅助测量的小车车轮和右侧推进和辅助测量的小车车轮，且左侧推进和辅助测量的小车车轮和右侧推进和辅助测量的小车车轮均与水槽滑轨2配合；左侧推进和辅助测量的小车车轮通过齿轮传动与左侧直流电机7相连，右侧推进和辅助测量的小车车轮通过齿轮传动与右侧直流电机10相连；推进和辅助测量小车3的上表面中心位置设有数采系统24，推进和辅助测量小车3的下表面设有浪高仪19，所述推进和辅助测量小车3的上表面为远离水槽滑轨2的表面，所述推进和辅助测量小车3的下表面为靠近水槽滑轨2的表面；推进和辅助测量小车3的上表面远离水平射流小车4的一侧设有声纳系统连接架9，推进和辅助测量小车3的下表面设有左侧声纳听水器21和右侧声纳听水器22，左侧声纳听水器21和右侧声纳听水器22均与升降机构23的一端连接，升降机构23的另一端与声纳系统连接架9连接。水平射流小车4的轮廓呈矩形，水平射流小车4的四个端点处装有车轮，所述的车轮与水槽滑轨2配合；水平射流小车4的上表面上装有水箱6，水箱6的上方设有水箱进水口26，水箱6的下方设有水箱出水口；水箱出水口与抽水泵25的一端连接，抽水泵25的另一端连接出水管道12的进水口，出水管道12的出水口连接射流喷嘴14，射流喷嘴14平行于水槽滑轨2且位于水平射流小车4的下表面，射流喷嘴14的喷头朝向推进和辅助测量小车3，所述水平射流小车4的上表面为远离水槽滑轨2的表面，所述水平射流小车4的下表面为靠近水槽滑轨2的表面；所述的出水管道12弯折呈“U”型，且在出水管道12弯折处装有管道阀件11。所述的PTV测量系统包括PTV激光器16、左侧PTV摄像机13和右侧PTV摄像机20；所述的PTV激光器16固定在连接架上；左侧PTV摄像机13与左侧PTV摄像机连接架5的一端相连，左侧PTV摄像机连接架5的另一端连接左侧PTV摄像机加强连接件27的一端，左侧PTV摄像机加强连接件27的另一端与连接架相连；右侧PTV摄像机20与右侧PTV摄像机连接架8的一端相连，右侧PTV摄像机连接架8的另一端连接右侧PTV摄像机加强连接件18的一端，右侧PTV摄像机加强连接件18的另一端与连接架相连；所述的左侧PTV摄像机连接架5和右侧PTV摄像机连接架8均位于竖直平面且垂直于水槽滑轨2；所述的左侧PTV摄像机加强连接件27和右侧PTV摄像机加强连接件18位于水平面，且垂直于水槽滑轨2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置。整个装置主要由两大模块构成，位于连接架前的小车用于产生水平射流；连接架上的PTV系统和位于连接架后边的小车用于测量射流流场的各种性质。本专利技术所采用的射流系统结构简单，通过调整抽水泵输出功率、阀件开口以及更换合适的喷嘴可以方便地调出试验所需的射流。本装置使用PTV技术，可以很好地观测到射流气泡的运动轨迹，结合其他辅助测量系统可以对射流流场的各种运动特性进行研究。通过对大量气泡群的观测，有助于理解水中微小气泡的各种特性，具有重要的实验意义。此外，本装置将测量系统与模拟射流系统进行分离，使得各个模块便于操作，易于维护，可以方便地对各个部件进行更换与维修。具有操作简便，使用效率高的优点。附图说明图1为本专利技术的总体结构图；图2为本专利技术的局部结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细地描述：本专利技术的目的是为了提供一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量喷水推进系统的尾流气泡的试验装置，包括一个产生水平射流的水平射流小车4、一个用于推进和辅助测量的推进和辅助测量小车3、用于连接两台小车的连接架以及安装在连接架上的PTV测量系统。所述水平射流小车4上装有水箱6、抽水泵25、出水管道12和射流喷嘴14。水箱6上装有水箱进水口26，下方有水箱出水口，用于储存产生射流的水；抽水泵25一头与水箱下方的水箱出水口相连，另一头与出水管道12连接，其上装有管道阀件11用来调节出水流量的大小；出水管道12另一头连接射流喷嘴14，所述射流喷头14可以手动卸下更换，进而调整射流出口的流动形态。该小车位于整体装置的前部，用于产生高压水射流。所述推进和辅助测量小车3上装有一对直流电机，一套浪高仪19，一套声呐系统和一台数采系统24。直流电机用于整体装置的推进，通过单片机来控制直流电机的正转、反转和调速，继而控制整体系统的前进、后退运动。浪高仪19用于采集射流引起的波浪的变化情况。声呐系统用于测量气泡在不同位置的平均尺寸大小。数采系统用于收集各种测量系统所采集到的数据。所述连接架为两套铝合金材质的管材，管材两端用紧固架连接在前后两台小车上方；紧固架可以手动调节松紧度，进而移动其与管材的相对位置来调节两台小车之间的距离，防止射流喷射到激光器上，从而影响到试验结果。所述PTV测量系统，由一台激光器和两架高速摄相机组成。激光器固定在两套连接架之间，位于射流出口的正后方。高速摄相机通过铝制连接件固定在整套装置的两侧，用于拍摄被激光器照亮的流场区域气泡和示踪粒子的运动轨迹。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，包括循坏水槽(1)、推进和辅助测量小车(3)、水平射流小车(4)和PTV测量系统，其特征在于，所述的推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)通过连接架连接；所述的PTV测量系统布置在连接架上；所述循环水槽(1)的俯视图呈矩形，且在循环水槽(1)槽口的两个较长边上布置水槽滑轨(2)，所述的推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)放置在水槽滑轨(2)上。

【技术特征摘要】
1.一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，包括循坏水槽(1)、推进和辅助测量小车(3)、水平射流小车(4)和PTV测量系统，其特征在于，所述的推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)通过连接架连接；所述的PTV测量系统布置在连接架上；所述循环水槽(1)的俯视图呈矩形，且在循环水槽(1)槽口的两个较长边上布置水槽滑轨(2)，所述的推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)放置在水槽滑轨(2)上。2.根据权利要求1所述的一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，其特征在于，所述的连接架包括左侧连接架(15)和右侧连接架(17)，左侧连接架(15)和右侧连接架(17)的材质均为铝合金管材，左侧连接架(15)和右侧连接架(17)呈中心线对称，所述的中心线为推进和辅助测量小车(3)中心和水平射流小车(4)中心连线所在的直线；所述的推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)上分别设有紧固架，所述的左侧连接架(15)和右侧连接架(17)通过紧固架连接推进和辅助测量小车(3)和水平射流小车(4)。3.根据权利要求1所述的一种用于射流流场中微气泡测量的试验装置，其特征在于，推进和辅助测量小车(3)远离水平射流小车(4)的一侧装有左侧推进和辅助测量的小车车轮和右侧推进和辅助测量的小车车轮，且左侧推进和辅助测量的小车车轮和右侧推进和辅助测量的小车车轮均与水槽滑轨(2)配合；左侧推进和辅助测量的小车车轮通过齿轮传动与左侧直流电机(7)相连，右侧推进和辅助测量的小车车轮通过齿轮传动与右侧直流电机(10)相连；推进和辅助测量小车(3)的上表面中心位置设有数采系统(24)，推进和辅助测量小车(3)的下表面设有浪高仪(19)，所述推进和辅助测量小车(3)的上表面为远离水槽滑轨(2)的表面，所述推进和辅助测量小车(3)的下表面为靠近水槽滑轨(2)的表面；推进和辅助测量小车(3)的上表面远离水平射流小车(4)的一侧设有声纳系统连接架(9)，推进和辅助测量小车(3)的下表面设有左侧声纳听水器(21)和右侧声纳听水器(22)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春雨，薛嵘，王恋舟，佘文轩，宋妙妍，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23