專利名稱：形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水動力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及通過可控的高壓氣體驅(qū)動水流進而形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置及方法。
背景技術(shù)：
水動力學(xué)試驗是利用各種實驗設(shè)備和儀器測定表征水或其他液體流動及其同固體邊界相互作用的各種物理參量，并對測定結(jié)果進行分析和數(shù)據(jù)處理，以研究各種參量之間的關(guān)系，水動力學(xué)實驗內(nèi)容廣泛，其試驗設(shè)備種類繁多。隨著科技水平的發(fā)展和研究水平的進步，水動力學(xué)研究的重點開始轉(zhuǎn)向高速流動，比如高速船舶、高速水下武器、高速流體機械、高速射流等。對這些高速流動的研究同樣需要借助相應(yīng)的試驗裝置以及測定儀器，用以發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象、獲取關(guān)鍵參數(shù)，并得出相關(guān)結(jié)論。由于高速流動往往伴隨著空化現(xiàn)象的發(fā)生，對高速流動的研究往往與空化流的研究密切相關(guān)，因此，高速流動研究所需要的試驗裝置需具備一定的要求，比如試驗裝置需具有很高的流速、很大的弗勞德數(shù)、很低的空化數(shù)以及試驗流場中很低的氣泡含量。水洞、水槽均是常用的水動力學(xué)試驗設(shè)備，二者均是采用葉輪泵來驅(qū)動水流，其中水洞是用于試驗段沒有自由表面的流體特征規(guī)律的試驗，可進行常規(guī)水動力學(xué)試驗、空泡試驗、邊界層機理和水噪聲試驗等，現(xiàn)有的水洞大多數(shù)是用葉輪泵作為動力驅(qū)動水流，經(jīng)穩(wěn)定段、收縮段、試驗段、擴壓段和回流管道至葉輪泵，構(gòu)成閉循環(huán)水洞，這種水洞可達到一定的水流速度，但是由于其流動建立方式為葉輪泵驅(qū)動，在高速流動條件下很容易因空化數(shù)的降低而使葉輪泵葉片空化，由此導(dǎo)致失速，而且湍流度較高。因此常規(guī)的水洞很難實現(xiàn)很高的流速，其并不適用于伴有空化現(xiàn)象的高速流動的研究。另一方面，常規(guī)的閉循環(huán)水洞還存在嚴重的氣泡回流現(xiàn)象，難以保證較好的流場品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點進行改進，提供一種形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置及方法，其可以形成高速的、穩(wěn)態(tài)的、流場品質(zhì)較好的試驗流場，且其裝置結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，包括水罐，水罐的上方設(shè)有進口，水罐的側(cè)壁設(shè)有出口，所述出口通過管道連接有水平流道，所述水平流道包括順序連接的引流段、穩(wěn)定段、收縮段、試驗段及擴張段，擴張段帶有出口閘門，所述穩(wěn)定段包括第一穩(wěn)流段、蜂窩器段及第二穩(wěn)流段；水罐通過管道連接有供氣系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括氣源壓力罐，氣源壓力罐一端與空壓機管道連接，另一端通過進氣管路與水罐連接，進氣管路上裝有流量控制閥；所述壓力控制系統(tǒng)由流量控制閥、PLC控制器、壓力變送器、水罐順序連接組成，壓力變送器裝在水罐的側(cè)壁上，與所述出口位置相對，并與所述出口處于同一軸線上。其進一步技術(shù)方案為:水罐的所述進口設(shè)在水罐的頂部，水罐頂部的進氣管路的末端裝有倒錐形的導(dǎo)流罩。所述試驗段用于安裝試驗對象，所述試驗對象特征面積與試驗段橫截面面積之比小于7%。在水罐的水面上放置可隨水位變化而相應(yīng)移動的壓浪板。所述流量控制閥的全行程時間小于0.3秒，其開度控制的有效范圍為10% 85%。在流量控制閥上游的進氣管路上設(shè)有減壓穩(wěn)壓閥。所述穩(wěn)定段的長度大于其橫截面等效直徑的3倍。所述收縮段的收縮比取6 9，收縮段的曲線為五次多項式、且其二階導(dǎo)函數(shù)連續(xù)的錢學(xué)森曲線，收縮段的拐點在距離其大徑端60%距離處。所述擴張段的單邊擴張角小于7°。本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的方法，包含以下步驟:
第一步，對試驗裝置的水罐、流量控制閥、空壓機進行計算選型:
A、水罐的容積計算，并由此設(shè)計水罐的尺寸:根據(jù)試驗對象的具體要求給出試驗裝置的主要技術(shù)指標(biāo):水速及其精度、工作段尺度、湍流度、勻速時間t2、最低空化數(shù)、弗勞德數(shù)，這些參數(shù)是試驗裝置的設(shè)計輸入條件，根據(jù)設(shè)計水速與工作段尺度計算流量q，選擇加速時間h、減速時間t3，計算水罐的容積為
F = -xg X (f.-r; _r5 ),容積系數(shù)k的選取需考慮到水罐所述出口中心以下部分的容
積；
B、流量控制閥的選型:其選型與水罐水面上方自由空間的容積、壓力隨時間的變化規(guī)律相關(guān)，采用CFD方法或者采用非定常伯努利方程計算流體力學(xué)，在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出流量控制閥的補氣規(guī)律及開度變化規(guī)律，由此作為流量控制閥的選型參數(shù)；
C、空壓機的選型:根據(jù)流量控制閥的補氣規(guī)律，設(shè)計氣源壓力罐的主要參數(shù):壓力、容積，由此進行空壓機的選型；
D、所述水平流道內(nèi)壁的光潔度設(shè)計:其設(shè)計的原則是使孤立粗糙元的幾何尺度小于流動邊界層的厚度；
第二步，為氣源壓力罐充氣，為水罐充水，并將試驗對象安裝至試驗段；
第三步，通過流量控制閥的控制將高壓氣體注入到水罐內(nèi)的自由面上方，高壓氣體推動罐內(nèi)水體向所述出口處流動，流動經(jīng)過引流段的引流、所述穩(wěn)定段的整流和收縮段的二次整流及加速之后進入試驗段；
第四步，在第三步驟中，需要保持所述水平流道入口壓力恒定，使得所述水平流道入口及其出口間的壓差恒定，以便在試驗段得到穩(wěn)定的流速，控制方法是:通過壓力變送器、流量控制閥與PLC控制器構(gòu)成的閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)，動態(tài)地控制流量控制閥的開度，即動態(tài)控制水罐的自由空間的壓力，從而控制所述水平流道入口壓力的恒定；
第五步，水罐內(nèi)的水體在可控的高壓氣體的驅(qū)動下，向所述出口處流動，經(jīng)過引流段、穩(wěn)定段和收縮段后進入試驗段，通過第四步驟中的所述閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)控制所述水平流道入口壓力恒定，由此水體流動至試驗段，并可在試驗段內(nèi)形成試驗所需的高速穩(wěn)定流場。本發(fā)明的技術(shù)效果:
本發(fā)明通過高壓氣體驅(qū)動水流從而建立流動方式，同時通過流量控制閥、PLC控制器與壓力變送器組成的壓力控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對高壓氣體的控制，所述壓力控制系統(tǒng)對流量控制閥的開度進行動態(tài)控制，進而動態(tài)控制進入水罐自由空間內(nèi)的氣量，控制水罐自由空間內(nèi)的壓力，既而控制水罐所述出口處的壓力恒定，亦即控制所述水平流道入口處的壓力恒定，使得所述水平流道入口和出口間的壓差恒定，以便在試驗段得到穩(wěn)定的流速；進行壓力控制的同時，通過兩個穩(wěn)流段、穩(wěn)流段之間的蜂窩器段以及收縮段對水流進行兩次整流并加速，可以獲得更高且穩(wěn)定的試驗水速，形成高速的、穩(wěn)態(tài)的、流場品質(zhì)較好的試驗流場；導(dǎo)流罩以及壓浪板的設(shè)置可對氣流進行緩沖，避免了高速氣流直接沖擊罐內(nèi)水面引起的罐內(nèi)水體的劇烈震蕩，同時壓浪板還起到消除“澡盆渦”的作用，可以進一步穩(wěn)定水流；流量控制閥的設(shè)計和選型滿足其快速性和定位器的準確性的要求；減壓穩(wěn)壓閥的設(shè)置，可以使流量控制閥的閥前壓力處于一個較穩(wěn)定的狀態(tài)，可以最大化地提高流量控制閥的控制效能。


圖1為本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置的簡易結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1、水罐；2、收縮段；3、試驗段；4、擴張段；5、第一穩(wěn)流段；6、蜂窩器段;7、第二穩(wěn)流段；8、氣源壓力罐；9、空壓機；10、進氣管路；11、流量控制閥；12、PLC控制器；13、壓力變送器；14、導(dǎo)流罩；15、壓浪板；16、減壓穩(wěn)壓閥；17、引流段。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式
。見圖1，本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置包括水罐1，水罐I的上方設(shè)有進口，水罐I的側(cè)壁設(shè)有出口，出口通過管道連接有水平流道，水平流道包括順序連接的引流段17、穩(wěn)定段、收縮段2、試驗段3及擴張段4，擴張段4帶有出口閘門，穩(wěn)定段包括第一穩(wěn)流段5、蜂窩器段6及第二穩(wěn)流段7，所述引流段17采用弧形的喇叭口形狀，以使水流平順地流出；所述穩(wěn)定段的長度大于其橫截面等效直徑的3倍，用于流體整流，蜂窩器段6的蜂窩器用于將大尺度的渦切割成小尺度渦；收縮段2的收縮比取6 9，收縮段2的曲線為五次多項式、且其二階導(dǎo)函數(shù)連續(xù)的錢學(xué)森曲線，收縮段2的拐點在距離其大徑端60%距離處，收縮段2用于二次整流及加速流體；試驗段3用于安裝試驗對象，考慮到壁面效應(yīng)的影響，關(guān)于試驗段3橫截面的尺寸設(shè)計方面，主要表現(xiàn)在面積阻塞比上，使試驗對象特征面積與試驗段3橫截面面積之比小于7% ;水罐I通過管道連接有供氣系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)包括氣源壓力罐8，氣源壓力罐8 一端與空壓機9管道連接，另一端通過進氣管路10與水罐I連接，進氣管路10上裝有流量控制閥11 ;壓力控制系統(tǒng)由流量控制閥11、PLC控制器12、壓力變送器13、水罐I順序連接組成，壓力變送器13裝在水罐I的側(cè)壁上，與出口位置相對，并與出口處于同一軸線上。具體地，水罐I的進口設(shè)在水罐I的頂部，水罐I頂部的進氣管路10的末端裝有倒錐形的導(dǎo)流罩14，在水罐I的水面上放置可隨水位變化而相應(yīng)移動的壓浪板15，當(dāng)對水罐I注入高壓氣體時，高壓氣體從水罐I的罐頂快速沖入,倒錐形的導(dǎo)流罩14可對氣流進行緩沖，避免了高速氣流直接沖擊罐內(nèi)水面引起的罐內(nèi)水體的劇烈震蕩，壓浪板15使得氣流不會直接沖擊到罐內(nèi)水面上，同時壓浪板15還起到消除“澡盆渦”的作用。為最大化地提高流量控制閥11的控制效能，應(yīng)使閥前壓力處于一個較穩(wěn)定的狀態(tài)，因此，在流量控制閥11上游的進氣管路10上設(shè)有減壓穩(wěn)壓閥16 ;流量控制閥11的全行程時間小于0.3秒，其開度控制的有效范圍為10% 85%，可以滿足流量控制閥11的快速性和定位器的準確性的要求；由于本發(fā)明中的試驗裝置采用了開放式流道，常規(guī)的抽真空方法不再適用，為此，在所述水平流道的最下游設(shè)置擴張段4，擴張段4的水速低于試驗段3的水速，為防止流動分離，擴張段4的擴張角不宜太大，一般取單邊擴張角小于7°。本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置的工作原理如下:
在試驗之前，分別為氣源壓力罐8充氣，為水罐I充水，并將試驗對象安裝至試驗段3 ；試驗開始后，通過流量控制閥11的控制將高壓氣體注入到水罐I內(nèi)的自由面上方，高壓氣體推動罐內(nèi)水體向罐體的所述出口方流動，流體的流動經(jīng)過所述穩(wěn)定段和收縮段2的兩次整流以及收縮段2的加速，同時通過由流量控制閥11、PLC控制器12、壓力變送器13、水罐I構(gòu)成的壓力控制系統(tǒng)的壓力控制，即通過動態(tài)調(diào)整水罐I的自由空間內(nèi)的壓力，進而控制所述水平流道入口壓力恒定，使得所述水平流道入口及其出口間的壓差恒定，由此流體的流動進入試驗段3后，可在試驗段3獲得穩(wěn)定的流速，并進而形成試驗所需的高速穩(wěn)定流場。本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的方法，包含以下步驟:
第一步，對試驗裝置的水罐1、流量控制閥11、空壓機9進行計算選型:
A、水罐I的容積計算，并由此設(shè)計水罐I的尺寸:根據(jù)試驗對象的具體要求給出試驗裝置的主要技術(shù)指標(biāo):水速及其精度、工作段尺度、湍流度、勻速時間t2、最低空化數(shù)、弗勞德數(shù)，這些參數(shù)是試驗裝置的設(shè)計輸入條件，根據(jù)設(shè)計水速與工作段尺度計算流量q，考慮到流動加速與減速過程的消耗，還需選擇加速時間h、減速時間t3，計算水罐I的容積為
F =kxq X (r.- ; - r,),容積系數(shù)k的選取需考慮到水罐I出口中心以下部分的容積，
K 一般取1.2，水體從靜止加速到需要的水速的時間一般取7秒 8秒，減速時間t3的選擇較為復(fù)雜，為避免高壓氣體涌入試驗段3，常采用快速放空的方法，對于試驗水速為30m/s以上的試驗裝置，宜在水罐I的罐頂安裝3 4個口徑為300mm的快開蝶閥，此時，減速時間t:3 —般取6秒 7秒；
B、流量控制閥11的選型:其選型與水罐I水面上方自由空間的容積、壓力隨時間的變化規(guī)律相關(guān)，采用CFD方法或者采用非定常伯努利方程計算流體力學(xué)，在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出流量控制閥11的補氣規(guī)律及開度變化規(guī)律，由此作為流量控制閥11的選型參數(shù)；
C、空壓機9的選型:根據(jù)流量控制閥11的補氣規(guī)律，設(shè)計氣源壓力罐8的主要參數(shù):壓力、容積，由此進行空壓機9的選型；`
D、所述水平流道內(nèi)壁的光潔度設(shè)計:為了避免所述水平流道內(nèi)壁的空化，其設(shè)計的原則是使孤立粗糙元的幾何尺度小于流動邊界層的厚度，對于自然空化數(shù)為10_2量級的試驗段3，孤立粗糙元的尺度宜小于0.04mm,同時，在所述水平流道設(shè)計時盡可能避免過多的接縫，以盡量減小“突起”或“凹陷”的出現(xiàn)；
第二步，為氣源壓力罐8充氣，為水罐I充水，并將試驗對象安裝至試驗段3 ；
第三步，通過流量控制閥11的控制將高壓氣體注入到水罐I內(nèi)的自由面上方，高壓氣體推動罐內(nèi)水體向出口處流動，流動經(jīng)過引流段17的引流、穩(wěn)定段的整流和收縮段2的二次整流及加速之后進入試驗段3 ； 第四步，在第三步驟中，需要保持水平流道入口壓力恒定，使得水平流道入口及其出口間的壓差恒定，以便在試驗段3得到穩(wěn)定的流速，控制方法是:通過壓力變送器13、流量控制閥11與PLC控制器12構(gòu)成的閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)，動態(tài)地控制流量控制閥11的開度，即動態(tài)控制水罐I的自由空間的壓力，從而控制水平流道入口壓力的恒定；具體的控制壓力恒定的方法主要有兩種，當(dāng)要求的試驗水速低于28m/s時，可采用開環(huán)控制方法，即預(yù)先設(shè)定流量控制閥11的開度變化，一般每隔I秒變化一個開度，具體的開度設(shè)置值需要經(jīng)驗地選取，隨著試驗裝置的長期運行，積累的經(jīng)驗越來越豐富，開環(huán)控制方法將體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，即過渡時間短、勻速試驗時間長、水速精度高；當(dāng)要求的試驗水速高于28m/s時，可采用PID閉環(huán)控制方法，通過壓力變送器13動態(tài)地檢測水罐I所述出口處的壓力值，實時地向流量控制閥11發(fā)送執(zhí)行信號以控制其開度值，由此實現(xiàn)水罐I所述出口處壓力的恒定，即實現(xiàn)所述水平流道入口處的壓力恒定；
第五步，水罐I內(nèi)的水體在可控的高壓氣體的驅(qū)動下，向出口處流動，經(jīng)過引流段17、穩(wěn)定段和收縮段2后進入試驗段3，流體流動方向如圖1中箭頭方向所示，通過第四步驟中的閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)控制水平流道入口壓力恒定，由此水體流動至試驗段3，并可在試驗段3內(nèi)形成試驗所需的高速穩(wěn)定流場。本發(fā)明之裝置及方法通過可控的高壓氣體推動水體流動，這種流動建立方式避免了常規(guī)的葉輪泵在高速下的葉片空化失速，可獲得更高且穩(wěn)定的試驗水速。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.形成聞速穩(wěn)定流場的試驗裝直，包括水te(I)，水te(I)的上方設(shè)有進口，水te(I)的側(cè)壁設(shè)有出口，所述出口通過管道連接有水平流道，所述水平流道包括順序連接的引流段(17)、穩(wěn)定段、收縮段(2)、試驗段(3)及擴張段(4)，擴張段(4)帶有出口閘門，其特征在于:所述穩(wěn)定段包括第一穩(wěn)流段(5 )、蜂窩器段(6 )及第二穩(wěn)流段(7 );水罐(I)通過管道連接有供氣系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括氣源壓力罐(8)，氣源壓力罐(8)—端與空壓機(9)管道連接，另一端通過進氣管路(10)與水罐(I)連接，進氣管路(10)上裝有流量控制閥(11);所述壓力控制系統(tǒng)由流量控制閥(11)、PLC控制器(12)、壓力變送器(13)、水罐(I)順序連接組成，壓力變送器(13)裝在水罐(I)的側(cè)壁上，與所述出口位置相對，并與所述出口處于同一軸線上。
2.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:水罐(I)的所述進口設(shè)在水罐(I)的頂部，水罐(I)頂部的進氣管路(10)的末端裝有倒錐形的導(dǎo)流罩(14)。
3.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:所述試驗段(3)用于安裝試驗對象，所述試驗對象特征面積與試驗段(3)橫截面面積之比小于7%。
4.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:在水罐(I)的水面上放置可隨水位變化而相應(yīng)移動的壓浪板(15 )。
5.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:所述流量控制閥(II)的全行程時間小于0.3秒，其開度控制的有效范圍為10% 85%。
6.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:在流量控制閥 (11)上游的進氣管路(10)上設(shè)有減壓穩(wěn)壓閥(16)。
7.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:所述穩(wěn)定段的長度大于其橫截面等效直徑的3倍。
8.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:所述收縮段(2)的收縮比取6 9，收縮段(2)的曲線為五次多項式、且其二階導(dǎo)函數(shù)連續(xù)的錢學(xué)森曲線，收縮段(2)的拐點在距離其大徑端60%距離處。
9.按權(quán)利要求1所述的形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置，其特征在于:所述擴張段(4)的單邊擴張角小于7°。
10.形成高速穩(wěn)定流場的方法，其特征在于，包含以下步驟: 第一步，對試驗裝置的水罐(I)、流量控制閥(11)、空壓機(9)進行計算選型: A、水罐(I)的容積計算，并由此設(shè)計水罐(I)的尺寸:根據(jù)試驗對象的具體要求給出試驗裝置的主要技術(shù)指標(biāo):水速及其精度、工作段尺度、湍流度、勻速時間七2、最低空化數(shù)、弗勞德數(shù)，這些參數(shù)是試驗裝置的設(shè)計輸入條件，根據(jù)設(shè)計水速與工作段尺度計算流量q，選擇加速時間h、減速時間t3，計算水罐(I)的容積為V = kxqx(t.-12 -t3),容積系數(shù)k的選取需考慮到水罐(I)所述出口中心以下部分的容積； B、流量控制閥(11)的選型:其選型與水罐(I)水面上方自由空間的容積、壓力隨時間的變化規(guī)律相關(guān)，采用CFD方法或者采用非定常伯努利方程計算流體力學(xué)，在計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出流量控制閥(11)的補氣規(guī)律及開度變化規(guī)律，由此作為流量控制閥(11)的選型參數(shù)；C、空壓機(9)的選型:根據(jù)流量控制閥(11)的補氣規(guī)律，設(shè)計氣源壓力罐(8)的主要參數(shù):壓力、容積，由此進行空壓機(9)的選型； D、所述水平流道內(nèi)壁的光潔度設(shè)計:其設(shè)計的原則是使孤立粗糙元的幾何尺度小于流動邊界層的厚度； 第二步，為氣源壓力罐(8 )充氣，為水罐(I)充水，并將試驗對象安裝至試驗段(3 ); 第三步，通過流量控制閥(11)的控制將高壓氣體注入到水罐(I)內(nèi)的自由面上方，高壓氣體推動罐內(nèi)水體向所述出口處流動，流動經(jīng)過引流段(17)的引流、所述穩(wěn)定段的整流和收縮段(2)的二次整流及加速之后進入試驗段(3)； 第四步，在第三步驟中，需要保持所述水平流道入口壓力恒定，使得所述水平流道入口及其出口間的壓差恒定，以便在試驗段(3)得到穩(wěn)定的流速，控制方法是:通過壓力變送器(13)、流量控制閥(11)與PLC控制器(12)構(gòu)成的閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)，動態(tài)地控制流量控制閥(11)的開度，即動態(tài)控制水罐(1)的自由空間的壓力，從而控制所述水平流道入口壓力的恒定； 第五步，水罐(I)內(nèi)的水體在可控的高壓氣體的驅(qū)動下，向所述出口處流動，經(jīng)過引流段(17)、穩(wěn)定段和收縮段(2)后進入試驗段(3)，通過第四步驟中的所述閉環(huán)壓力控制系統(tǒng)控制所述水平流道入口壓力恒定，由此水體流動至試驗段(3)，并可在試驗段(3)內(nèi)形成試驗所需的聞速穩(wěn)定流場。
全文摘要
本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的試驗裝置包括水罐，水罐側(cè)壁設(shè)有出口，所述出口通過管道連接有水平流道，所述水平流道包括引流段、穩(wěn)定段、收縮段、試驗段及擴張段；水罐通過管道連接有供氣系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括氣源壓力罐、空壓機，氣源壓力罐通過進氣管路與水罐連接，進氣管路上裝有流量控制閥；所述壓力控制系統(tǒng)由流量控制閥、PLC控制器、壓力變送器、水罐組成，壓力變送器裝在水罐的所述出口軸線上；本發(fā)明之形成高速穩(wěn)定流場的方法通過高壓氣體驅(qū)動水流，同時通過所述壓力控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對高壓氣體的控制，即控制水平流道入口處的壓力恒定，以便在試驗段得到穩(wěn)定流速。本發(fā)明可以形成高速、穩(wěn)態(tài)且流場品質(zhì)較好的試驗流場。
文檔編號G01M10/00GK103149011SQ201310070099
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者陳偉政, 王寶壽, 宋志平, 顏開, 張志剛 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所