CN108444675A - 细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置。包括高速流场，细长体，导流罩，支架，固定架和水面。其特征是将前端加装圆筒形导流罩的细长体固定安置于高速流场内，在高速流场营造的高速射流相对运动中，观测细长体在整流增压，双层差别流速状态下的运行规律和水阻变化规律。本发明与现有技术相比，在固定位置持续的观测相对运动状态下的特异性细长体的运动规律，为研发超高速运行的细长体提供理论依据和实践参数。

Description

细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置

一、技术领域：

本发明涉及细长体在水流体中的运动速度与阻力间变化规律的研究，具体的说是一种细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置。

二、背景技术：

细长体是人造水下运动体的基本形态模式，特别是用于军事目的地攻击性，防御性武器，更将减阻增速的细长体研究当作最重要的追逐和竞争目标。细长体在水流体中运动，因不同速度对水体的拢动显现出不同的状况和变化。依据帕努利定律：流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。据此，我行还可以推导出：

1、物质对周围的流体产生的压力与物质的相对速度成反比。

2、流体与周围的物质间的运动是相对的流体或物质间只要一方是运动的，帕努利定律及推论就能成立。其压力与流体的相对速度成反比是相互的，其区别仅限于动态压力和静态压力。

运动的流体跨越静态的物质流动，或运动的物质在静态的流体中移动，需要对等地克服相互间的压力摩擦阻力，损耗运动体的动能实现，其表现形式是物质对流体激惹产生拢动区。在物质相对运动方向的正面扰动流体产生头波，后面产生尾波，四周侧面产生压力波，头波和压力波以压缩波的力学形式，尾波以膨胀波的力学形式作用于细长体，形成不同力矩和方向的阻力，影响细长体的动能损耗和移动速度，但是这种影响的力的增减并不是以算术的方式随运动速度的变化均等比例增减的，特别是后压缩波赶上前压缩波，前膨胀波落入后膨胀波叠加在一起、形成激波时，其对流体和物质相互间的作用力方式会发生质的变化，流体绕物质流动的流线离开物质表面形成分离流，成为所谓的“真空空泡”。

三、发明内容：

本发明的目的是针对上述现象及运动规律，提供一种人工局限和转化头波为更高流速的压力波，使细长体周围形成全程不同高速流动的双层流体的细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置，包括高速流场，细长体，导流罩，支架，固定架和水面，其特征是通过前端加装导流罩整流增压，加速局部水速的细长体在高速流场中的相对运动，观察和测度细长体周围双层差别流速状态下的水体拢动形态和动态水阻变化规律；高速流场为线性顺直底面半圆形、两侧壁相互平行、内面光滑低阻的U型；细长体设计为锥形端首的流线体，通过两层支架将覆盖区大于锥形端首的圆筒形导流罩同轴心固定连接为一体；通过两层固定架将细长体固定于高速流场试验区段的底面及侧壁上；试验中流体水面漫过细长体，保持细长体处于上下左右流体厚度一致的轴流中心位置。

所述的高速流场，其特征是加压驱动水体流动过程中无气泡混入，形成均衡平衡的线性射流。

本发明与现有技术相比，具有以下特点和优点：

1、本试验装置在高速流场内固定设置细长体，以高速流动的水体实现细长体在流体中的相对运动。达到在固定位置持续的展现动态场景，更便于试验人员观察及各种测度设施捕捉和收集相关现象和参数的变化规律。

2、细长体的前端固定设置圆筒形整流罩，使细长体的横截面积激惹的头波局限于整流罩范围内，最大限度缩小了细长体运动对水体产生的干拢区。

3、细长体的前端设置固定的圆筒形整流罩，使细长体横截面积激惹的头波局限于整流罩的范围内，最大限度缩小了细长体运动对水体产生的干拢区。

4、被整流罩局限的干拢流体，在固定范围的整流罩内被径值逐步增大的细长体前端挤压，在细长体周围形成远大于细长体相对速度的更高流速的圆筒形射流。当这种射流超越一定数值时，在流体与整流罩的内壁之间，圆筒形射流与细长体之间及更外层的流体之间便会形成更高相对流速的分离流。造成细长体与整体流体之间存在两层分离流，使细长体被包裹在套叠的两个真空空泡内，以更小的动能获取更高的运行速度。

四、附图说明

图1为细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置侧剖面示意图。

图2为细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置的横断面示意图。

图中：1高速流场、2经长体、3整流罩、4支架、5固定架、6水面。

五、具体实施例：

结合说明书附图对本发明作以下进一步详细说明：

如图1.图2所示：修筑或构筑顺直线性、横断面为U型的高速流场1，其底面为半圆形、两侧壁垂直平行、高度大于底部半圆半径，内面光滑平整低阻。高速流场1一端连通相似形状及径值出口的高压射流装置，一端连接释放射流动能和容纳射流水体的储水装置。储水装置与射注装置之间设置循环利用水体的渠道或管道。进入射流装置的水体应为无气泡残留及气泡混入机会的水体。高速流场1的中段设置试验区，试验区内设置全方位的观察视察及测度和记录试验过程、参数和场景的仪器装具。底面和两侧壁上设置低水阻效果的固定接口，通过纵向流线性固定架5安置固定细长体2。细长体设计为尖锥端头的流线型，前端设置覆盖尖锥端头及部分体部的圆筒形导流罩3，由设置于尖锥中段和体部前端，纵向流线型低阻支架4连接固定为一体。试验时射流水面6的深度等于或略大于高速流场1底部直径，使细长体2处于射流的中心位置。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (2)

1.一种细长体整流增压差别流速状态下的水阻试验装置，包括高速流场，细长体，导流罩，支架，固定架和水面，其特征是通过前端加装导流罩整流增压，加速局部水速的细长体在高速流场中的相对运动，观察和测度细长体周围双层差别流速状态下的水体拢动形态和动态水阻变化规律；高速流场为线性顺直底面半圆形、两侧壁相互平行、内面光滑低阻的U型；细长体设计为锥形端首的流线体，通过两层支架将覆盖区大于锥形端首的圆筒形导流罩同轴心固定连接为一体；通过两层固定架将细长体固定于高速流场试验区段的底面及侧壁上；试验中流体水面漫过细长体，保持细长体处于上下左右流体厚度一致的轴流中心位置。

2.根据权利要求1所述的高速流场，其特征是加压驱动水体流动过程中无气泡混入，形成均衡平衡的线性射流。