[發明專利]一種平面式被動通氣航行體模型及其使用方法

在審

• 申請號: 202210193368.9
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114659749A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 姚熊亮;陳瑩玉;孫龍泉;馬貴輝;郭金媛;甘寧;王佳照;王紫璇;曲昭宇;張王凱;張洪圖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 韓麗娜

本發明提出了一種平面式被動通氣航行體模型及其使用方法，解決了航行體被動排氣出水過程中被動通氣的各種實際問題，克服空泡水洞實驗和常壓水箱實驗的不良影響。它包括頭部區域、氣腔區域以及外筒區域，頭部區域包括空化抑制頭型，氣腔區域為在定容充氣室的一側均勻的開設有一圈排氣孔，定容充氣室下端連接連接板；外筒區域的外筒內部安裝有儲氣罐，其通過氣管與定容充氣室連通，外筒側面安裝翼型支撐臂，翼型支撐臂一端與外筒連接，另一端與滑臺連接板連接，儲氣罐下端進氣口處安裝有單向閥和壓力傳感器。利用本發明通過對不同深度發射過程的系統數值模擬和典型試驗對比，為后續多孔泡狀流多因素影響規律分析提供依據。

技術領域

本發明屬于多相流實驗設備技術領域，特別是涉及一種平面式被動通氣航行體模型及其使用方法。

背景技術

在航行體跨介質運動過程中，模型多自由度運動規律的監測、薄尺寸氣膜內流場的捕捉以及多因素下運動較為困難，現有的研究側重點大多在于航行體運動的穩定性以及在各介質中姿態的研究等方面，對于多孔泡在同一平面的空泡特性研究較少，目前航行體采用回轉式結構較多，回轉式結構各出氣孔維度不同，不能在同一視角內觀察到多個氣孔在同一變量下的出氣效果以及空泡的姿態變化。

而且目前針對于真實復雜因素干擾下的排氣氣膜形態發展的實驗和仿真研究結果較少，這就需要通過實驗手段來探究這些復雜問題的內在機理。實驗室縮尺模型實驗是研究水下航行體運動的一種手段。模型實驗對試驗室條件有較高的要求，尤其是水下航行體模型人工通氣模型，例如在減壓條件下進行實驗，常壓水箱實驗無法滿足空泡數相似條件，無法得到較好的空泡融合效果。可見如何設計滿足設計要求的模型裝置是航行體模型操縱試驗的研究重點。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種平面式被動通氣航行體模型及其使用方法，以解決航行體被動排氣出水過程中被動通氣的各種實際問題，克服空泡水洞實驗和常壓水箱實驗的不良影響，提供被動排氣的航行體出水模型。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種平面式被動通氣航行體模型，包括頭部區域、氣腔區域以及外筒區域，所述頭部區域包括空化抑制頭型，航行體模型的頂部左右兩側采用空化抑制頭型；

所述氣腔區域包括定容充氣室和連接板；在定容充氣室的一側均勻的開設有一圈排氣孔，定容充氣室下端連接連接板，連接板焊接在外筒的內部；所述外筒區域包括電磁閥、儲氣罐、氣罐底座、單向閥、外筒、滑臺連接板和翼型支撐臂，所述外筒內部安裝有儲氣罐，所述儲氣罐通過氣管與定容充氣室連通，所述外筒側面安裝有翼型支撐臂，所述翼型支撐臂一端與外筒連接，另一端與滑臺連接板連接，所述儲氣罐的下端進氣口處安裝有單向閥和壓力傳感器，所述儲氣罐的上端噴氣口處安裝有電磁閥。

更進一步的，所述空化抑制頭型通過頭部密封板和頂絲固定。

更進一步的，所述定容充氣室與連接板通過若干螺栓連接。

更進一步的，所述儲氣罐的上端噴氣口處安裝有電磁閥。

更進一步的，所述儲氣罐安裝在氣罐底座內，所述氣罐底座與外筒固定。

更進一步的，氣路在定容充氣室的入口位置到每個排氣孔的距離和路徑相同，使得每個排氣孔排出的氣體流速和流量相同，以達到均勻排氣的效果。

更進一步的，氣體暫存于儲氣罐內，航行體模型運動前關閉外界聯通儲氣罐的電磁閥，使得模型內儲氣罐中保存了一定量的氣體；當模型開始運動時，儲氣罐和定容充氣室之間的電磁閥打開，儲氣罐內的氣體通過氣管進入定容充氣室，在航行體模型出水過程中，定容充氣室的內部氣體壓強一直大于外部環境壓強，氣體通過排氣孔排出，而固定容積的儲氣罐內氣體不斷補充到定容充氣室，從而達到被動排氣的效果。

一種所述的應用平面式被動通氣航行體模型的使用方法，具體包括以下步驟：

(1)、初始狀態，模型在液面上方，設定好定容充氣室內所需達到的壓力值；