风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，包括抬升地板设置在风洞中；转盘转动镶嵌在抬升地板上，用于调整船模的位置；抽吸面板设置在抬升地板上；静压箱设置在抽吸面板底部；抽吸泵设置在风洞下方，且通过连接管与抽吸泵连通；通过调节抽吸泵的功率来调整对抬升地板上方空气的抽吸流量；抬升地板的前端设置有倒置尖劈，用于降低高处的风速；倒置尖劈由第一板材构成，第一板材为倒置的三角板；抬升地板底部与风洞底部之间的距离大于200mm；抬升地板的前端为抬升地板前缘，抬升地板前缘切角处理，抬升地板前缘和船模中心的距离为500

【技术实现步骤摘要】
风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置及其方法


[0001]本专利技术涉及试验与测试
，尤其是风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置及其方法。

技术介绍

[0002]处于海洋环境中的船舶或海洋平台(以下简称“平台”)，其水面以下部分常常受到海流的作用。在研究平台海流绕流特性以及流载荷作用时，常采用刚性壁面模拟海面，模型倒置、风介质代替水介质的方式，开展船模流载荷的风洞测量。由于实际流速沿垂向的变化，通常采用流剖面来表示，工程设计中也常采用均匀流，也有采用非均匀流，常用的指数流剖面和线性流剖面，其表达式分别为：
[0003]均匀流：
[0004][0005]指数型：
[0006][0007]线性：
[0008][0009]其中：
[0010]U
c
(z)——高度z(z≤0)处的流速，m/s；
[0011]U
c0
——水面处(z＝0)的流速，m/s；
[0012]z——垂向位置，垂直水面向上为正，m；
[0013]d——水深，m；
[0014]d0——参考深度，m；
[0015]α——指数，常取α＝1/7。
[0016]对于实际平台流载而言，当采用均匀流条件时，不同垂向位置处的速度相同；当采用非均匀流时，则水面处的速度高，远离水面处的速度低。在风洞试验中，采用模型倒置的安装方式，试验中，由于空气粘性的作用，紧贴着刚性平板的区域会存在边界层。
[0017]由于边界层的存在，试验区域靠近模拟水面的抬升地板的底部区域速度较低，即与实际情况不一致，会使得模型测试得到的流载荷偏小，并且低速区域内剪切流动的存在，会诱导外部流动产生局部攻角，影响升力及力矩。
[0018]为此我们提出风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置及其方法。

技术实现思路

[0019]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置及其方法，从而能够减小边界层对流载荷测试的影响，获得更接近于实际的流载荷试验结果。
[0020]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0021]风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，包括：
[0022]抬升地板，设置在风洞中；
[0023]转盘，转动镶嵌在抬升地板上，用于调整船模的位置；
[0024]抽吸面板，设置在抬升地板上；
[0025]静压箱，设置在抽吸面板底部；
[0026]抽吸泵，设置在风洞下方，且通过连接管与抽吸泵连通；通过调节抽吸泵的功率来调整对抬升地板上方空气的抽吸流量。
[0027]其进一步特征在于：
[0028]所述抬升地板的前端设置有倒置尖劈，用于降低高处的风速。
[0029]所述倒置尖劈由第一板材构成，第一板材为倒置的三角板。
[0030]所述倒置尖劈由第一板材和第二板材构成，第二板材固定在第一板材一侧，第一板材和第二板材均为倒置的三角板。
[0031]所述倒置尖劈由第二板材和两个第一板材构成，两个第一板材分别转动设置在第二板材的两侧。
[0032]所述抬升地板底部与风洞底部之间的距离大于200mm。
[0033]所述抬升地板的前端为抬升地板前缘，抬升地板前缘切角处理，抬升地板前缘和船模中心的距离为500
‑
750mm。
[0034]所述抽吸面板的长度与抬升地板的宽度相同。
[0035]风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟方法，包括如下步骤：
[0036]步骤一：加工抬升地板，并在风洞中安装抬升地板；
[0037]步骤二：在抬升地板中镶嵌抽吸面板；
[0038]步骤三：在抽吸面板下方设置静压箱；
[0039]步骤四：静压箱通过连接管与抽吸泵相连；
[0040]步骤五：选取风洞试验风速，开始吹风，当到达要求风速后，调整抽吸泵的流量，采集不同高度处的速度值，作无因次化处理，直到流剖面满足要求，实现均匀流模拟。
[0041]在进行步骤五之前，在抬升地板的前端增加倒置尖劈，通过倒置尖劈调整高处的风速，完成非均匀流的模拟。
[0042]本专利技术的有益效果如下：
[0043]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，选取风洞试验的风速，开始吹风，抽吸泵开始工作，抽吸泵对抬升地板上空气进行抽吸，抽吸泵通过连接管和静压箱把抬升地板上的空气从排气口排出，通过调整抽吸泵的功率进而调整抽吸流量，使得流剖面满足试验要求。实现均匀流模拟，从而能够减小边界层对流载荷测试的影响，获得更接近于实际的流载荷试验结果，从而能够减小边界层对流载荷测试的影响，获得更接近于实际的流载荷试验结果。
[0044]同时，本专利技术还具备如下优点：
[0045](1)在抬升地板的前端增加倒置尖劈，倒置尖劈设置有多个，多个倒置尖劈间隔设置在抬升地板的前端；通过设置倒置尖劈，来降低高处的风速，使得高处的风速低于低处的风速，完成非均匀流模拟。
[0046](2)倒置尖劈由第一板材和第二板材构成，第二板材的一侧固定在第一板材一侧解决中间的位置，第一板材和第二板材均为倒置的三角板，对倒置尖劈的固定更加方便。
[0047](3)倒置尖劈由第二板材和两个第一板材构成，两个第一板材分别转动设置在第二板材的两侧，第二板材和第一板材之间设置有夹角，通过转动第一板材调整夹角的大小，进而使得倒置尖劈能够适应不同剖面要求的情况，使得倒置尖劈的适用性更加强。
附图说明
[0048]图1为本专利技术的均匀流模拟示意图。
[0049]图2为图1的俯视图。
[0050]图3为本专利技术的非均匀流模拟示意图。
[0051]图4为图3的俯视图。
[0052]图5为本专利技术的倒置尖劈示意图一。
[0053]图6为图5的侧视图。
[0054]图7为本专利技术的倒置尖劈示意图二。
[0055]图8为本专利技术的倒置尖劈示意图三。
[0056]图9为图8的俯视图。
[0057]其中：1、抽吸面板；2、抬升地板；201、抬升地板前缘；3、静压箱；4、连接管；5、抽吸泵；6、排气口；7、船模；8、倒置尖劈；801、第一板材；802、第一板材；9、风洞底部；10、转盘。
具体实施方式
[0058]下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。
[0059]如图1
‑
图2所示，风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，包括抽吸面板1、抬升地板2、静压箱3、连接管4、抽吸泵5、排气口6、船模7和转盘10。抬升地板2设置在风洞内，抬升地板2的两侧与风洞的两侧进行固定，且抬升地板2底部距离风洞底部9的距离大于200mm，转盘10转动镶嵌在抬升地板2上，船模7固定在转盘10上，通过转盘10的转动带动船模7的转动，进而完成对船模7的调整；
[0060]抬升地板2的前端具有抬升地板前缘201，抬升地板前缘201切角处理，抬升地板2在抬升地板前缘201和转盘1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，其特征在于，包括：抬升地板(2)，设置在风洞中；转盘(10)，转动镶嵌在抬升地板(2)上，用于调整船模(7)的位置；抽吸面板(1)，设置在抬升地板(2)上；静压箱(3)，设置在抽吸面板(1)底部；抽吸泵(5)，设置在风洞下方，且通过连接管(4)与抽吸泵(5)连通；通过调节抽吸泵(5)的功率来调整对抬升地板(2)上方空气的抽吸流量。2.如权利要求1所述的风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，其特征在于：所述抬升地板(2)的前端设置有倒置尖劈(8)，用于降低高处的风速。3.如权利要求2所述的风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，其特征在于：所述倒置尖劈(8)由第一板材(801)构成，第一板材(801)为倒置的三角板。4.如权利要求2所述的风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，其特征在于：所述倒置尖劈(8)由第一板材(801)和第二板材(802)构成，第二板材(802)固定在第一板材(801)一侧，第一板材(801)和第二板材(802)均为倒置的三角板。5.如权利要求2所述的风洞中船模流载荷试验的流剖面模拟装置，其特征在于：所述倒置尖劈(8)由第二板材(802)和两个第一板材(801)构成，两个第一板材(801)分别转动设置在第二板材(802)的两侧。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文涛，刘俊亮，李明政，司朝善，余兰，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：