[发明专利]多相流航行体机动尾部滑行力测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种实验装置，具体地说是航行体尾部与多相流壁面相互作用机理及航行体的受力特性的实验装置。

背景技术

准确获得水中多相流动条件下的控制力技术，是改善和提高水中多相流动运动体机动航行能力的重要关键技术。对于水中多相流动运动体在机动航行时，航行体的尾部与多相流壁面相互作用，产生水动力。有效获得该水动力参数是实现航行体机动控制的重点。对于研究机动滑行力，通常的做法是将三维运动分解成垂直和水平面的运动。对于垂直平面的机动，主要有爬升和下潜运动，对于水平面的机动主要有转弯运动。分解后的航行体尾部滑行力测试技术较为容易，只需要在单个平面内就能够完成。因此目前针对滑行力的测试，主要在水洞中形成半壁面的多相流界面。

实际上，在单个平面航行体与多相流壁面是正交关系，所以获得的滑行力，用于单个解耦平面运动的控制可以获得很好的效果。对于真实的空间运动，考虑到航行体与壁面是斜交关系，加之重力影响的作用，使用单个平面所测数据是有一定误差的。因此，从技术层面来说，有必要解决空间机动滑行力测试问题。对于空间测试机动滑行力主要存在以下几个难点，一是在水洞中难以实现空间滑行力测试的多相流壁面；二是水洞流动速度较低，重力影响较大，如何有效降低重力的影响也是难点之一；三是运动机构对航行体空间机动的运动模拟问题。这些问题的解决，是国内外学者研究和关注的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供用于测试航行体尾部与多相流壁面相互作用机理及航行体的受力特性的多相流航行体机动尾部滑行力测试装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明多相流航行体机动尾部滑行力测试装置，其特征是：包括水洞、空化器、张线、驱动杆、测试圆柱，水洞的壁面上固定第一-第三固定耳片，张线包括第一-第四张线，第一-第三张线的第一端分别连接第一-第三固定耳片，第一-第三张线的第二端均连接空化器，第四张线的第一端连接测试圆柱，第四张线的另一端穿过水洞壁面至水洞外，张线均为空心结构，在第一-第三张线的空心结构里设置通气管路，空化器的导线穿过第一张线、第二张线或第三张线至水洞外，驱动杆位于第四张线里，驱动杆的一端连接位于水洞里的测试圆柱，驱动杆的另一端穿过水洞壁面连接位于水洞外的驱动电机，测试圆柱位于空化器产生的空泡处。

本发明还可以包括：

1、空化器锥段刻有三个锲形凹槽，第一-第三张线的第二端设置与楔形凹槽配合的四方体结构，空化器与第一-第三张线通过楔形凹槽和四方体结构相连；第一-第三张线的第一端设置预紧螺栓，第一-第三固定耳片上设置螺栓孔，第一-第三张线与第一-第三固定耳片通过预紧螺栓和螺栓孔相连。

2、水洞的下壁面上设置重力补偿弯道，重力补偿弯道位于空泡下方；测试圆柱的下壁面安装动态压力传感器。

3、张线的剖面为翼型。

本发明的优势在于：本发明针对航行体空间机动滑行力测试问题，提出一套空间机动尾部滑行力实验测试装置，该装置能够在水洞中形成多相流空间壁面，且能克服重力的影响并能模拟空间运动。所测实验数据，可用于航行体机动控制中，多相流航行体机动尾部滑行力准确模拟。

1、该实验装置采用张线支撑方式，能够在水洞中形成多相流空间壁面，改进原来的2维壁面，使得所测数据能够用于三维控制技术；

2、该实验装置在水洞壁面增加弯道，能克服重力的影响，降低重力导致的多相流壁面上漂；

3、该实验装置采用2维驱动机构，驱动圆柱运动模拟航行体空间机动的运动状态，改进了平面测试方法。

附图说明

图1a为本发明的空化器与张线的支撑结构示意图，图1b为本发明张线与固定耳片连接处的放大图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为测量机控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：