[發(fā)明專利]一種超空泡生成及控制裝置在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910196061.2 | 申請日： | 2019-03-15 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109916590A | 公開（公告）日： | 2019-06-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 周佩劍;顏朝壽;李亞飛;蔣豪杰;鄭水華;牟介剛 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01M10/00 | 分類號(hào)： | G01M10/00 |
| 代理公司： | 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241 | 代理人： | 王利強(qiáng) |
| 地址： | 310014 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 空泡 高壓氣缸 控制裝置 發(fā)射管 生成器 彎管 直管 玻璃板 發(fā)射裝置 水路循環(huán)裝置 高壓氣瓶 射流噴管 離心泵 氣壓表 水箱 水下航行體 出口 高速行駛 入口連接 水流出口 航行體 空泡化 氣管 | ||
一種超空泡生成及控制裝置，包括發(fā)射裝置、水箱、空泡生成器和水路循環(huán)裝置，所述空泡生成器包括射流噴管和玻璃板，射流噴管的出口與玻璃板之間設(shè)有間隙，所述間隙為空泡水流出口；所述發(fā)射裝置包括高壓氣瓶、氣壓表、高壓氣缸和發(fā)射管，所述高壓氣瓶的出口通過氣管與高壓氣缸的入口連接，所述高壓氣缸上設(shè)置氣壓表，所述高壓氣缸的出口與發(fā)射管連接，航行體模型位于發(fā)射管中；所述水路循環(huán)裝置包括離心泵、直管和彎管，所述直管與彎管連接，兩根彎管之間設(shè)置離心泵，其中一根直管與水箱的連接處設(shè)置所述空泡生成器。本發(fā)明能夠提供對高速行駛的水下航行體在不同空泡化的情形下超空泡生成及潰滅的超空泡生成及控制裝置。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水下自主航行器的流體力學(xué)及控制領(lǐng)域，具體涉及一種超空泡生成及控制裝置。
背景技術(shù)
超空泡航行體是一種借助在水下航行體周圍形成完整氣泡層從而實(shí)現(xiàn)隔絕航行體表面和流體接觸，達(dá)到減小航行體所受流體阻力并實(shí)現(xiàn)加速目的的水下航行體。
無論是對于有人操縱的還是無人操縱的水下航行體，實(shí)現(xiàn)高速航行一直是它追求的目標(biāo)。即使是最快的常規(guī)的水下航行體，它的速度也被限制在40m/s左右。這種限制的原因是由于航行體表面產(chǎn)生的摩擦力阻力引起的。當(dāng)一個(gè)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，水流層會(huì)緊粘著物體的表面并向其運(yùn)動(dòng)的反方向拖拽它。這種相互作用導(dǎo)致在物體上產(chǎn)生了很大的阻力，且通常把這種阻力稱為表面摩擦阻力。近年來，在提高水下航行體的速度方面人們已經(jīng)做了廣泛的研究。但是大多數(shù)的研究主要集中在精簡機(jī)構(gòu)和改善航行體的推進(jìn)系統(tǒng)。這些方法雖然已被證明，能夠提高速度，但是其摩擦阻力并沒有大大減少。水下航行體超空泡的發(fā)生不僅與流體的汽化壓力有關(guān)，還與液體中氣核的大小和數(shù)量有直接關(guān)系。流場條件和運(yùn)動(dòng)體幾何形狀(運(yùn)動(dòng)體的頭部形狀——空化器)等的不同，使空泡呈現(xiàn)出不同的形狀。近年來人們對于超空泡現(xiàn)象的研究取得了一定的成果，但是相對于理論和數(shù)值模擬方面，通過實(shí)驗(yàn)手段取得的研究成果相對較少，數(shù)據(jù)還不充分。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)缺少水下高速航行體的減阻試驗(yàn)研究測試的不足，本發(fā)明提供了一種能夠提供對高速行駛的水下航行體在不同空泡化的情形下超空泡生成及潰滅的超空泡生成及控制裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種超空泡生成及控制裝置，包括發(fā)射裝置、水箱、空泡生成器和水路循環(huán)裝置，所述空泡生成器包括射流噴管和玻璃板，射流噴管的出口與玻璃板之間設(shè)有間隙，所述間隙為空泡水流出口；所述發(fā)射裝置包括高壓氣瓶、氣壓表、高壓氣缸和發(fā)射管，所述高壓氣瓶的出口通過氣管與高壓氣缸的入口連接，所述高壓氣缸上設(shè)置氣壓表，所述高壓氣缸的出口與發(fā)射管連接，航行體模型位于發(fā)射管中；所述水路循環(huán)裝置包括離心泵、直管和彎管，所述直管與彎管連接，兩根彎管之間設(shè)置離心泵，其中一根直管與水箱的連接處設(shè)置所述空泡生成器。
進(jìn)一步，所述高壓氣缸與發(fā)射管之間、發(fā)射管與水箱之間通過法蘭聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。
再進(jìn)一步，所述直管與彎管之間通過法蘭和螺紋聯(lián)接。
所述水箱與另一根直管通過焊接聯(lián)接。
所述水箱的正面設(shè)置水洞視鏡。
驅(qū)動(dòng)航行體模型在發(fā)射管中加速，并使模型在發(fā)射管出口處獲得足夠的初始速度射入水箱中；所述的初始速度通過改變高壓氣缸的初始?xì)馐覊簭?qiáng)來實(shí)現(xiàn)模型的所需值，所述的初始速度應(yīng)滿足：
其中，V為模型射入水中的初始速度；ρ為模型密度；為彈底壓力；l為模型長度；L為發(fā)射管長度；D為發(fā)射管直徑。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：彌補(bǔ)了目前缺少的水下高速航行體的減阻試驗(yàn)研究測試；能夠提供一種對高速行駛的水下航行體在不同空泡化的情形下超空泡生成及潰滅的測試平臺(tái)。
附圖說明
圖1是空泡生成器的示意圖。
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