CN104819826A - 一种船模性能试验水槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船模性能试验水槽，包括支撑装置和水槽本体，水槽本体为环形流道，水槽本体内设置有依次首尾连接的动力段、出水段、第一拐角、第一流道、第二拐角、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、第三拐角、第二流道和第四拐角。本发明安装、维护、测试方便，水平放置有利于常规教学、科研或工业应用流体试验的应用，实验时水流中的泡沫易于观察表面水流状态，水流由较窄的出水段通过第一拐角进入较宽的第一流道，再通过第二拐角进入与第一流道相同宽度的稳定段，然后进入收缩段，第二流道的宽度小于第一流道的宽度而又大于出水段的宽度，这样不仅能够在试验段消除横向环流，获得较为平稳、均匀的流场，且同时获得了在试验段需要的水流速度。

Description

一种船模性能试验水槽

技术领域

本发明属于流体力学及水力学实验设备技术领域，特别涉及一种船模性能试验水槽。

背景技术

在循环水槽中，水在循环流动，把试验模型设置在有自由水表面的工作段，可进行长时间的测试，而不受时间的限制，这样不仅便于进行速度和压力的测量，还可通过侧面和底部的观察窗对模型周围的流场进行观察和摄影，这是其它设备所不能代替的。

目前用于此类实验的环形水槽，不能完全消除横向环流的影响，使得实验数据的精度受到影响。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种水平式船模性能试验水槽，该水槽为环形流道，能够消除横向环流的影响，使得实验数据的精度不会受到影响。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种船模性能试验水槽，包括支撑装置和水槽本体，所述水槽本体为环形流道，所述水槽本体内设置有依次首尾连接的动力段、出水段、第一拐角、第一流道、第二拐角、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、第三拐角、第二流道和第四拐角，

所述出水段的截面为矩形，平底直壁，其宽度小于稳定6的宽度，其长度与动力段的长度之和构成水槽本体(长边)一侧的长度；

所述第一拐角、第二拐角、第三拐角和第四拐角均由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，所述第一拐角、第二拐角、第三拐角和第四拐角处均设置有导流片；

所述第一流道的宽度与稳定段的宽度相同，且大于出水段的宽度；

所述扩散段的两侧均为向外逐渐扩展的铅垂斜面，且内侧面的长度小于外侧面的长度；

所述出水段和第二流道均设置有过滤网；

所述稳定段设置有蜂窝器。

所述动力段由水泵提供动力。

所述出水段的宽度为2.5m。

所述第一拐角内的导流片为第一导流片，所述第一导流片设置为并列的两排，且奇数设置，每排数量设置为9个。

所述第二拐角内设置的导流片为第二导流片，所述第二导流片奇数设置，数量为11个。

所述第三拐角内设置的导流片为第三导流片，所述第三导流片偶数设置，其数量为10个。

所述第四拐角内设置的导流片为第四导流片，所述第四导流片并列设置为两排，每排设置的个数为偶数，数量为8个。

所述收缩段的两侧均由外凸弧形面和内凸弧形面组成，外凸弧形面和内凸弧形面在拐点处自然过渡。

所述试验段的截面为矩形，平底直壁，宽度为2.3m。

所述第一流道段的截面为矩形，平底直壁，宽度为4m。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明水流由较窄的出水段通过第一拐角进入较宽的第一流道，再通过第二拐角进入与第一流道相同宽度的稳定段，然后进入收缩段，第二流道的宽度小于第一流道的宽度而又大于出水段的宽度，这样不仅能够在试验段消除横向环流，获得较为平稳、均匀的流场，且同时获得了在试验段需要的水流速度。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图1中：1.动力段，2.出水段，3.第一拐角，4.第一流道段，5.第二拐角，6.稳定段，7.收缩段，8.试验段，9.扩散段，10.第三拐角，11.第二流道段，12.第四拐角，13.过滤网，14.第一导流片，15.蜂窝器，16.第二导流片，17.第三导流片，18.第四导流片。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种船模性能试验水槽，包括支撑装置和水槽本体，水槽本体为环形流道，水槽本体内设置有依次首尾连接的动力段1、出水段2、第一拐角3、第一流道段4、第二拐角5、稳定段6、收缩段7、试验段8、扩散段9、第三拐角10、第二流道段11和第四拐角12。动力段1由水泵提供动力。

出水段2的截面为矩形，平底直壁，其宽度为2.5m，小于稳定段6的宽度4m，其长度与动力段的长度之和构成水槽本体(长边)一侧的长度，水流经过较长距离的出水段2，能够避免大量的空气被带入第一拐角、第二拐角，然后经循环进入水泵，不仅会能够提高泵的工作效率，而且会优化试验段的流动观察和对模型的测量精度，同时使横波逐渐弱化，在出水段2靠近第一拐角3处设置有横向过滤网13，可进一步消除横波的影响，有利于形成较为稳定的轴向水流。

第一拐角3由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面(直壁)，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，第一拐角3设置有第一导流片14，为了保证水流的出口速度不会发生偏移，确保流场的均匀性，第一导流片14设置为并列的两排，且奇数设置，每排数量设置为9个。

第一流道段4的截面为矩形，平底直壁，宽度为4m。

第二拐角5由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面(直壁)，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，第一拐角3设置有第二导流片16，奇数设置，数量为11个。

稳定段6的截面为矩形，平底直壁，宽度为4m。稳定段6内设置有蜂窝器15。

收缩段7的两侧均由外凸弧形面和内凸弧形面组成，外凸弧形面和内凸弧形面在拐点处自然过渡，不会发生边界层分离和局部空穴。收缩段进口宽度为出口宽度的1.5-2.5倍，不仅能够将稳定段的来流加速，使工作段的流速达到需要的试验速度，同时可减少驻波，使收缩段出口后的水流速度分布均匀，因此可以改善流场的均匀性、稳定性，降低湍流度。

水流由较窄的出水段2通过第一拐角3进入较宽的第一流道4，再通过第二拐角5进入与第一流道4相同宽度的稳定段6,然后进入收缩段7，第二流道的宽度小于第一流道的宽度而又大于出水段的宽度，这样不仅能够在试验段消除横向环流，获得较为平稳、均匀的流场，且同时获得了在试验段需要的水流速度。

试验段8的截面为矩形，平底直壁，宽度为2.3m。

扩散段9的两侧均为向外逐渐扩展的铅垂斜面，且内侧面的长度小于外侧面的长度，这样的结构既降低了能量损失，还稳定了流速，有利于消除横波。

水流经过收缩段7，从试验段8经过非对称的扩散段9再进入第三拐角10，这样能够减少共振的发生，延长了槽体的使用寿命，且能够使水流较平稳地形成均匀流场。

第三拐角10由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面(直壁)，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，第三拐角内设置有第三导流片，第三导流片偶数设置，为10个。

第二流道段11的截面为矩形，平底直壁，宽度为3m，长度为7.5m，第二流道段11靠近第四拐角12处设置有过滤网13。第二流道11的宽度大于动力段1的宽度，能够增加进入动力段1的流速，减少动力段的动能损失，提高了动力段的工作效率。

第四拐角12由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面(直壁)，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，第四拐角12内设置有第四导流片，第四导流片并列设置为两排，每排设置的个数为偶数，具体为8个，能够形成较为均匀的流场，使进入动力段1的水流更加缓和，最终以使循环的水流在试验段能够获得稳定的流场。

本发明的工作过程是：

1)将水灌入水槽直至要求水位；

2)开启实验装置；

3)水泵开始工作，开始形成水流；

4)在第一拐角3处播撒泡沫；

5)水流经出水段2进入第一拐角3，经过导流片14进入第一流道4，

6)水流通过第一流道4后，进入第二拐角5，在第二拐角5的定向导流片16的作用下，进入稳定段6；

7)水流经过稳定段的蜂窝器15进入收缩段7，然后在试验段8获得试验水流；

8)清洗第二流道11内过滤网处的泡沫。

本发明试验环境要求不高，安装、维护、测试方便，水流中的泡沫易于观察表面水流状态，装置水平放置有利于常规教学、科研或工业应用流体试验的应用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术。

Claims (10)

1.一种船模性能试验水槽，包括支撑装置和水槽本体，所述水槽本体为环形流道，其特征在于，所述水槽本体内设置有依次首尾连接的动力段、出水段、第一拐角、第一流道、第二拐角、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、第三拐角、第二流道和第四拐角，

所述出水段的截面为矩形，平底直壁，其宽度小于稳定6的宽度，其长度与动力段的长度之和构成水槽本体一侧的长度；

所述第一拐角、第二拐角、第三拐角和第四拐角均由外侧面和内侧面组成，内侧面为弧形面，外侧面包括互相垂直的铅垂面，两个铅垂面之间设置圆弧形弯角，所述第一拐角、第二拐角、第三拐角和第四拐角处均设置有导流片；

所述第一流道的宽度与稳定段的宽度相同，且大于出水段的宽度；

所述扩散段的两侧均为向外逐渐扩展的铅垂斜面，且内侧面的长度小于外侧面的长度；

所述出水段和第二流道均设置有过滤网；

所述稳定段设置有蜂窝器。

2.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述动力段由水泵提供动力。

3.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述出水段的宽度为2.5m。

4.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述第一拐角内的导流片为第一导流片，所述第一导流片设置为并列的两排，且奇数设置，每排数量设置为9个。

5.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述第二拐角内设置的导流片为第二导流片，所述第二导流片奇数设置，数量为11个。

6.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述第三拐角内设置的导流片为第三导流片，所述第三导流片偶数设置，其数量为10个。

7.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述第四拐角内设置的导流片为第四导流片，所述第四导流片并列设置为两排，每排设置的个数为偶数，数量为8个。

8.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述收缩段的两侧均由外凸弧形面和内凸弧形面组成，外凸弧形面和内凸弧形面在拐点处自然过渡。

9.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述试验段的截面为矩形，平底直壁，宽度为2.3m。

10.根据权利要求1所述的一种船模性能试验水槽，其特征在于，所述第一流道段的截面为矩形，平底直壁，宽度为4m。