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
- speed
- display
- endoscope
- attached type
- Prior art date
Links
- 230000035939 shock Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000000917 particle-image velocimetry Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002245 particles Substances 0.000 claims description 8
- 239000011521 glasses Substances 0.000 claims description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 239000011901 water Substances 0.000 claims description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical methods Methods 0.000 claims description 3
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium Chemical compound data:image/svg+xml;base64,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 data:image/svg+xml;base64,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 [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001960 triggered Effects 0.000 claims description 3
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 methods Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002474 experimental methods Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering processes Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagrams Methods 0.000 description 2
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 281999990010 Beijing Institute of Technology companies 0.000 description 1
- 241000710789 Lactate dehydrogenase-elevating virus Species 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010977 jade Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void materials Substances 0.000 description 1
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
Abstract
Description
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
技术领域
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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
[0004] 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。
[0005] 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，高速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统，压力测量 子系统和同步触发子系统；
[0006]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；
[0007]高速全流场显示子系统包括：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 显不器；
[0008]内窺镜显示子系统包括: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系统，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；
[0009]粒子图像测速子系统包括: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；
[0010]压力测量子系统包括: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；
[0011]同步触发子系统包括:控制高速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像 测速子系统和压力测量子系统同步工作的同步开关。
[0012] 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：
[0013] 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；
[OOM] B.分别启动高速全流显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统和 压力^量子系统，分设置第一高速相机、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系统，内窥镜显示子系统，粒子图像 测速子系统和压力测量子系统处于等待触发状态；
[0015] 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;高速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统和压 力测量子系统被同步触发，各子系统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；
[0016] D •对同步采集的图像信息和数据进行多工况采集；
[0017] E.结束实验。
[0018]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宄。
附图说明
[0019]图1为本发明装置部分的结构示意图；
[0020]图2为本发明装置部分中实验模型的结构示意图；
[0021]图3为图2的剖视图；
[0022]图4为本发明方法部分的流程图。
具体实施方式
[0023]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，高速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统，压力测量子系统 和同步触发子系统；
[0024]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;
[0025]高速全流场显示子系统包括: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;
[G026]内窥镜显示子系统包括: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工作的照明系统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;
[0027]粒子图像测速子系统包括: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;
[0028]压力测量子系统包括: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; [0029]同步触发子系统包括:控制高速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像 测速子系统和压力测量子系统同步工作的同步开关9。
[0030]上述方案中，第一高速相机I7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。
[0031]参见附图2、3,进一步的，为方便试验，实验模型丨5为三棱柱结构，压力传感器1〇、 光源18、内窥镜19设置在实验模型1；5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15一2。
[0032]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：
[0033] 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；
[0034] B.分别启动尚速全流场显不子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统和 压力测重子系统，分别设置第一局速相机17、第二高速相机6、CCD相机20、粒子图像测速和 压力测重的米集频率以及米集时间长度;使岗速全流场显示子系统，内窥镜显示子系统，粒 子图像测速子系统和压力测量子系统处于等待触发状态；
[0035] 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;尚速全流场显不子系统，内窥镜显示子系统，粒子图像测速子系统 和压力测量子系统被同步触发，各子系统米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；
[0036] 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 骤; ’ U
[0037] E •结束实验。
Claims (4)
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 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系统 |
Families Citing this family (7)
| 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系统 |
| 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 | 一种水流空泡试验系统 |
| 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 |
| 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 |
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系统 |
| 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系统 |
| CN105628359A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 北京工业大学 | 一种柴油机单体泵燃油系统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 IP Right Grant
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系统 |
| 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系统 |
| CN105628359A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-01 | 北京工业大学 | 一种柴油机单体泵燃油系统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系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106289721A (zh) | 2017-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chouet et al. | A multi-decadal view of seismic methods for detecting precursors of magma movement and eruption | |
| Van Oudheusden et al. | Phase-resolved characterization of vortex shedding in the near wake of a square-section cylinder at incidence | |
| Hargather et al. | Natural-background-oriented schlieren imaging | |
| Cowen et al. | Particle image velocimetry measurements within a laboratory-generated swash zone | |
| Hung et al. | Experimental study of the behaviour of mini-charge underwater explosion bubbles near different boundaries | |
| CN102435770B (zh) | 一种单相机三维体视粒子图像测速系统 | |
| Murai et al. | Turbulent shear stress profiles in a bubbly channel flow assessed by particle tracking velocimetry | |
| Strang et al. | Entrainment and mixing in stratified shear flows | |
| Palmer et al. | Particle-image velocimetry measurements of flow over interacting barchan dunes | |
| Lewis et al. | Impact of a free-falling wedge with water: synchronized visualization, pressure and acceleration measurements | |
| CN105074453A (zh) | 用于无损测试系统的参考速度测量 | |
| Galmiche et al. | Turbulence characterization of a high-pressure high-temperature fan-stirred combustion vessel using LDV, PIV and TR-PIV measurements | |
| CN103149010B (zh) | 基于高超声速脉冲风洞的进气道流场npls测量系统及方法 | |
| Choi | Near-wall structure of a turbulent boundary layer with riblets | |
| Yang et al. | Dynamic features of a laser-induced cavitation bubble near a solid boundary | |
| CN206056526U (zh) | 一种土石坝滑坡摄影测量实验平台 | |
| Lin et al. | Proposed large-scale modelling of the transient features of a downburst outflow | |
| CN105259018B (zh) | 一种天然气水合物合成与分解多参数测试装置 | |
| CN101393103B (zh) | 水合物微观渗流实验装置 | |
| Peng et al. | Fast PSP measurements of wall-pressure fluctuation in low-speed flows: improvements using proper orthogonal decomposition | |
| Jahanmiri | Particle image velocimetry: Fundamentals and its applications | |
| Fragoso et al. | Mixing in gravity currents | |
| CN101852814A (zh) | 一种滴灌灌水器迷宫流道内流动的全场测试方法 | |
| CN103278400B (zh) | 土体原位环剪实验仪 | |
| CN101750515B (zh) | 一种非接触式测量液体参数的测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C06 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |