CN106289721B - 附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 - Google Patents
附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106289721B CN106289721B CN201610687003.6A CN201610687003A CN106289721B CN 106289721 B CN106289721 B CN 106289721B CN 201610687003 A CN201610687003 A CN 201610687003A CN 106289721 B CN106289721 B CN 106289721B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- subsystem
- high speed
- endoscope
- attached type
- shock wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Abstract
本发明属于船舶与水下航行器工程、水利水电工程技术领域,特别涉及附着型空化流体实验技术。一种附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,它包括:实验平台,高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***,压力测量子***和同步触发子***;本发明能够结合多种实验测量设备,对空化流体进行实时同步观察与测量,实现对附着型非定常空化流体多场耦合的内部复杂激波结构进行全面的研究。
Description
技术领域
本发明属于船舶与水下航行器工程、水利水电工程技术领域,特别涉及附着型空化流体实验技术。
背景技术
附着型空化流体流动涉及到湍流、动量和质量交换、可压缩性和非定常等几乎所有的复杂流动现象,这使得附着型非定常空化流体内部结构非常复杂。随着附着型空化流体内部含气率的增加,空化流体的声速会显著降低,一定工况下会导致激波结构的产生,已有学者对激波诱导附着型空穴断裂及脱落的机制进行研究。而此项工作的难点在于激波结构的捕捉与观察,因此,开展此项工作亟需发明新的研究手段。
由于空化现象的复杂性,实验研究一直是推动人们对空化流动机理认识的基本方法,空化流动的常规研究设备主要有高速全流场显示技术、粒子测速技术(PIV)、激光多普勒测速(LDV)、激光诱导荧光(LIF)和微小型传感器。先进实验手段的出现,推动着人们对空化现象认识的深入,例如,北京理工大学的王国玉等分别采用高速摄像技术和粒子测速技术(PIV)研究了绕翼型和回转体的空穴形态演变过程以及空化流动的速度场。但由于高速摄像技术是针对空化流体整体形态演变进行观察,因而无法精确捕捉空化流体内部结构,如激波结构。
发明内容
本发明的目的是:提供一种同步获取非定常空化流动的相分布场(空穴形态)、速度场(速度测量)、压力场(壁面压强测量)和空化流体内部结构(激波结构)的装置及方法,解决现有测量设备无法精确捕捉空化流体内部激波结构的问题。
本发明的技术方案是:一种附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,它包括:实验平台,高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***,压力测量子***和同步触发子***;
实验平台包括:在闭式循环水洞中供附着型空化流体演化和观察的试验段,设置在试验段中的实验模型,包围试验段上下和侧面的观测用透明有机玻璃;
高速全流场显示子***包括:用于拍摄试验段全流场的第一高速相机,为第一高速相机拍摄提供照明的镝灯,记录、显示第一高速相机所拍摄图像的第一电脑主机和第一显示器;
内窥镜显示子***包括:设置在实验模型内部的内窥镜和为其提供照明的光源,拍摄内窥镜观测图像的CCD相机,控制光源工作的照明***,记录、显示CCD相机所拍摄图像的第二电脑主机和第二显示器;
粒子图像测速子***包括:激光发生器,在实验平台纵向投射激光片的激光导臂,拍摄粒子流经激光片图像的第二高速相机,记录、显示第二高速相机所拍摄图像并进行测速的第三电脑主机和第三显示器;
压力测量子***包括:在实验模型内部纵向分布的多个压力传感器,接收和处理多个压力传感器输出信号的信号调理器、数据采集卡、第四电脑主机和第四显示器;
同步触发子***包括:控制高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***同步工作的同步开关。
一种附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉方法,它使用如上所述的附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,并包括以下步骤:
A.调节流动参数,使闭式循环水洞中的试验段内产生空化流动;
B.分别启动高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***,分别设置第一高速相机、第二高速相机、CCD相机、粒子图像测速和压力测量的采集频率以及采集时间长度;使高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***处于等待触发状态;
C.从透明有机玻璃观察试验段中附着型空化流体状态,当观察到激波结构发生条件时触发同步开关;高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***被同步触发,各子***采集的图像信息和压力脉动数据分别存储至各自连接的电脑主机;
D.对同步采集的图像信息和数据进行多工况采集;
E.结束实验。
有益效果:本发明能够结合多种实验测量设备,对空化流体进行实时同步观察与测量,实现对附着型非定常空化流体多场耦合的内部复杂激波结构进行全面的研究。
附图说明
图1为本发明装置部分的结构示意图;
图2为本发明装置部分中实验模型的结构示意图;
图3为图2的剖视图;
图4为本发明方法部分的流程图。
具体实施方式
实施例1,参见附图,附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,它包括:实验平台,高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***,压力测量子***和同步触发子***;
实验平台包括:在闭式循环水洞中供附着型空化流体流经的试验段5,设置在试验段5中的实验模型15,包围试验段5上下和侧面的观测用透明有机玻璃3;
高速全流场显示子***包括:用于拍摄试验段5全流场的第一高速相机17,为第一高速相机17拍摄提供照明的镝灯25,26,记录、显示第一高速相机17所拍摄图像的第一电脑主机16和第一显示器24;
内窥镜显示子***包括:设置在实验模型15内部的内窥镜19和为其提供照明的光源18,拍摄内窥镜19观测图像的CCD相机20,控制光源18工作的照明***21,记录、显示CCD相机20所拍摄图像的第二电脑主机22和第二显示器23;
粒子图像测速子***包括:激光发生器4,在实验平台纵向投射激光片2的激光导臂1,拍摄粒子流经激光片2图像的第二高速相机6,记录、显示第二高速相机6所拍摄图像并进行测速的第三电脑主机7和第三显示器8;
压力测量子***包括:在实验模型15内部纵向分布的压力传感器10,接收和处理压力传感器10输出信号的信号调理器11、数据采集卡12、第四电脑主机13和第四显示器14;
同步触发子***包括:控制高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***同步工作的同步开关9。
上述方案中,第一高速相机17和第二高速相机6安装时需要采用橡胶隔震垫和海绵隔震垫双重隔震措施。
参见附图2、3,进一步的,为方便试验,实验模型15为三棱柱结构,压力传感器10、光源18、内窥镜19设置在实验模型15斜面的安装孔内,其中光源(18)、内窥镜19所在的安装孔内设有玻璃窗15-1以及用于扩大视野的锥形槽15-2。
实施例2,参见附图4附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉方法,它使用如实施例11所述的附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,并包括以下步骤:
A.调节流动参数,使闭式循环水洞中的试验段内产生空化流动;
B.分别启动高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***,分别设置第一高速相机17、第二高速相机6、CCD相机20、粒子图像测速和压力测量的采集频率以及采集时间长度;使高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***处于等待触发状态;
C.从透明有机玻璃3观察试验段中附着型空化流体状态,当观察到激波结构发生条件时触发同步开关9;高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***和压力测量子***被同步触发,各子***采集的图像信息和压力脉动数据分别存储至各自连接的电脑主机;
D.对同步采集的图像信息和数据进行多次采集;如果需要继续测量,重复B-C步骤;
E.结束实验。
Claims (4)
1.附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,其特征是:它包括:实验平台,高速全流场显示子***,内窥镜显示子***,粒子图像测速子***,压力测量子***和同步触发子***;
所述实验平台包括:在闭式循环水洞中供附着型空化流体演化和观察的试验段(5),设置在所述试验段(5)中的实验模型(15),包围所述试验段(5)上下和侧面的观测用透明有机玻璃(3);
所述高速全流场显示子***包括:用于拍摄所述试验段(5)全流场的第一高速相机(17),为所述第一高速相机(17)拍摄提供照明的镝灯(25,26),记录、显示所述第一高速相机(17)所拍摄图像的第一电脑主机(16)和第一显示器(24);
所述内窥镜显示子***包括:设置在所述实验模型(15)内部的内窥镜(19)和为其提供照明的光源(18),拍摄所述内窥镜(19)观测图像的CCD相机(20),控制所述光源(18)工作的照明***(21),记录、显示所述CCD相机(20)所拍摄图像的第二电脑主机(22)和第二显示器(23);
所述粒子图像测速子***包括:激光发生器(4),在所述实验平台纵向投射激光片光源(2)的激光导臂(1),拍摄示踪粒子流经所述激光片(2)图像的第二高速相机(6),记录、显示所述第二高速相机(6)所拍摄图像并进行测速的第三电脑主机(7)和第三显示器(8);
所述压力测量子***包括:在所述实验模型(15)内部纵向分布的压力传感器(10),处理和采集所述压力传感器(10)输出信号的信号调理器(11)、数据采集卡(12)、第四电脑主机(13)和第四显示器(14);
所述同步触发子***包括:控制所述高速全流场显示子***,所述内窥镜显示子***,所述粒子图像测速子***和所述压力测量子***同步触发的同步开关(9)。
2.根据权利要求1所述的附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,其特征是:所述第一高速相机(17)和所述第二高速相机(6)安装时需要采用橡胶隔震垫和海绵隔震垫双重隔震措施。
3.根据权利要求1或2所述的附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,其特征是:所述实验模型(15)为三棱柱结构,所述压力传感器(10)、所述光源(18)、所述内窥镜(19)设置在所述实验模型(15)斜面的安装孔内,其中所述光源(18)、所述内窥镜(19)所在的安装孔内设有玻璃窗(15-1)以及用于扩大视野的锥形槽(15-2)。
4.附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉方法,其特征在于,它使用如权利要求1或2所述的附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置,并包括以下步骤:
A.调节流动参数,使闭式循环水洞中的所述试验段内产生空化流动;
B.分别启动所述高速全流场显示子***,所述内窥镜显示子***,所述粒子图像测速子***和所述压力测量子***,分别设置所述第一高速相机(17)、所述第二高速相机(6)、所述CCD相机(20)、粒子图像测速和压力测量的采集频率以及采集时间长度;使所述高速全流场显示子***,所述内窥镜显示子***,所述粒子图像测速子***和所述压力测量子***处于等待触发状态;
C.从所述透明有机玻璃(3)观察所述试验段中附着型空化流体状态,当观察到激波结构发生条件时触发所述同步开关(9);所述高速全流场显示子***,所述内窥镜显示子***,所述粒子图像测速子***和所述压力测量子***被同步触发,各子***采集的图像信息和压力脉动数据分别存储至各自连接的电脑主机;
D.对同步采集的图像信息和数据进行多次采集;
E.结束实验。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610687003.6A CN106289721B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610687003.6A CN106289721B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106289721A CN106289721A (zh) | 2017-01-04 |
CN106289721B true CN106289721B (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=57660503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610687003.6A Active CN106289721B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106289721B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108036921A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-15 | 北京理工大学 | 一种抑制自然空化泡状流激波特性用高压通气装置 |
CN109297678A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-02-01 | 北京理工大学 | 一种基于电导探针的空化气液流场测量*** |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106645791B (zh) * | 2017-02-13 | 2019-03-22 | 常州大学 | 适用于多场耦合条件下的小孔射流测速实验装置 |
CN107561311A (zh) * | 2017-07-11 | 2018-01-09 | 上海交通大学 | 基于双光场相机的三维流场测试方法 |
CN107907296A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-04-13 | 清华大学 | 水洞实验用非定常空化流激振动多场同步测量*** |
CN108120583A (zh) * | 2018-01-20 | 2018-06-05 | 南京航空航天大学 | 用于测量高超声速风洞试验动态压力和空间流场的装置 |
CN108387363A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-10 | 重庆交大国科航科技有限公司 | 一种水流空泡试验*** |
CN109029551A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-18 | 武汉理工大学 | 激波管腔内着火过程拍摄*** |
CN109738153B (zh) * | 2019-01-08 | 2020-12-08 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 一种超空泡内部流动测试装置 |
CN110631944B (zh) * | 2019-09-27 | 2022-08-05 | 国家电网有限公司 | 一种水下材料冲刷立体效果实验装置及方法 |
CN111591406A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-28 | 中国船舶科学研究中心 | 冰桨碰撞螺旋桨水动力性能同步测试装置及测试方法 |
CN112924138B (zh) * | 2021-01-27 | 2023-03-10 | 西北工业大学 | 一种多功能仿生水动力测试平台 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102494869A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 东南大学 | 稠密两相流颗粒速度和浓度空间分布的测量装置 |
CN103149011A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-12 | 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 | 形成高速稳定流场的试验装置及方法 |
CN104102783A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-15 | 安徽工业大学 | 一种关于水下螺旋桨梢涡空化的数值预报方法 |
CN104807612A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-07-29 | 北京理工大学 | 基于循环水洞的非定常空化流动多场同步测量*** |
CN204535953U (zh) * | 2015-03-17 | 2015-08-05 | 北京理工大学 | 一种用于观测通气空化流场规律的装置 |
CN105548006A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-05-04 | 陕西师范大学 | 一种检测超声空化强度的*** |
CN105628359A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 北京工业大学 | 一种柴油机单体泵燃油***平衡阀动态可视化试验装置及试验方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130068247A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-21 | Gyrus Medical, Inc. | Methods and apparatus for cleaning surgical instruments |
-
2016
- 2016-08-18 CN CN201610687003.6A patent/CN106289721B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102494869A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 东南大学 | 稠密两相流颗粒速度和浓度空间分布的测量装置 |
CN103149011A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-12 | 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 | 形成高速稳定流场的试验装置及方法 |
CN104102783A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-15 | 安徽工业大学 | 一种关于水下螺旋桨梢涡空化的数值预报方法 |
CN204535953U (zh) * | 2015-03-17 | 2015-08-05 | 北京理工大学 | 一种用于观测通气空化流场规律的装置 |
CN104807612A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-07-29 | 北京理工大学 | 基于循环水洞的非定常空化流动多场同步测量*** |
CN105548006A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-05-04 | 陕西师范大学 | 一种检测超声空化强度的*** |
CN105628359A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 北京工业大学 | 一种柴油机单体泵燃油***平衡阀动态可视化试验装置及试验方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108036921A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-15 | 北京理工大学 | 一种抑制自然空化泡状流激波特性用高压通气装置 |
CN108036921B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-11-03 | 北京理工大学 | 一种抑制自然空化泡状流激波特性用高压通气装置 |
CN109297678A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-02-01 | 北京理工大学 | 一种基于电导探针的空化气液流场测量*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106289721A (zh) | 2017-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106289721B (zh) | 附着型非定常空化流体内部激波结构捕捉装置及捕捉方法 | |
CN104807612B (zh) | 基于循环水洞的非定常空化流动多场同步测量*** | |
CN108106965B (zh) | 一种海底沉积物声学与物理参数原位同步测量装置与方法 | |
Yan et al. | Experimental and numerical investigation of water impact on air-launched AUVs | |
Ko et al. | Analysis of flow distribution from high-speed flow actuator using particle image velocimetry and digital speckle tomography | |
De Graaf et al. | Bubble dynamics of a seismic airgun | |
CN107478627A (zh) | 基于荧光纤维丝示踪的壁湍流时空演化过程检测方法 | |
CN103758824A (zh) | 一种液压阀体内部空化分析***和方法 | |
CN114216666B (zh) | 一种仿生潜航器摆动推进性能一体化测试平台 | |
CN106323595B (zh) | 附着型非定常空化流体内部结构观察装置及方法 | |
CN109612679A (zh) | 基于激光能量沉积减阻的超声速飞行器波阻测量装置 | |
Mudford et al. | Hypersonic wind-tunnel free-flying experiments with onboard instrumentation | |
CN107741728A (zh) | 一种水域生态信息监控*** | |
Gan et al. | On the drag of turbulent vortex rings | |
Løken et al. | Experiments on turbulence from colliding ice floes | |
CN102507137B (zh) | 平面超空泡发生装置 | |
Kaiser et al. | Large-scale volumetric particle tracking using a single camera: analysis of the scalability and accuracy of glare-point particle tracking | |
CN115541006B (zh) | 基于平面piv的预测指定声源远场流致噪声的方法 | |
Manovski et al. | Smoke flow visualisation and particle image velocimetry measurements over a generic submarine model | |
Heineck et al. | Retroreflective background oriented schlieren (RBOS) | |
CN104865044A (zh) | 一种Truss Spar平台运动测量试验装置 | |
Wang et al. | Shadowgraph imaging and post-processing for hypersonic boundary layer transition in ballistic range | |
Raghunath et al. | Visualization of supersonic flows in shock tunnels, using the background oriented schlieren technique | |
RU2647157C1 (ru) | Способ комплексной экспресс диагностики периодического нестационарного вихревого течения и устройство для его реализации | |
Johnson | Turbulent boundary layers and sediment suspension absent mean flow-induced shear |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |