[发明专利]高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置与方法

说明书

本发明公开了高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置与方法，涉及高速出水航行体通气空泡多相流领域；搭配使用运动装置、充气装置、照明装置以及实验数据采集装置等，形成了一套特有的研究通气空泡融合机理以及通气空泡流动特性的实验方法；根据减压罐的特点设计了独有的运动方式、照明方式、观测方式、以及精确控制充气流量、压力的充气方式，成功解决了以往的通气空泡实验研究装置无法提供减压环境、无法精确控制通气参数以及无法克服运动装置在减压环境中工作等问题，可较好地模拟真实水下发射过程中人工通气空泡融合的过程，研究航行体的流态特性，尤其在研究通气空泡融合方面具有巨大优势。

技术领域

本发明涉及高速出水航行体通气空泡多相流领域，具体涉及高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置与方法。

背景技术

早期的通气空泡实验多是在空泡水洞中来进行，或者在常压环境下的水箱中开展。在空泡水洞中进行的通气空泡实验观测的是一个定常的过程，而且航行体均采用水平放置，这样人工通气形成的空泡会受到重力的影响产生偏斜，这与实际水下发射的试验环境有很大差别。不仅如此水洞实验中的导弹模型缩比实验不是在非惯性坐标系下进行，研究的也不是非定常流动问题。在常压环境下的水箱中进行的通气空泡实验由于无法满足空泡数相似，导致无法观测到通气空泡的融合过程，存在很大的问题。而真实水下发射实验受药量、弹射方式等实验条件的限制，使生成的通气气泡现象极为复杂，可控性和安全性较差，并且实验费用十分惊人，无法进行大规模的重复类比实验。

本实验基于空化流的相似理论来进行设计，设计了该减压环境下高速出水航行体通气空泡多相流流动实验装置与方法，在减压环境下进行合适的缩尺实验，并结合高速摄影技术，实现了全程记录高速出水航行体通气空泡融合过程的目的。相比水洞实验而言，不存在水洞实验中的支杆干扰尾流场的问题，也不存在流动不相似和空泡整体“上漂”的问题，相比常压水箱而言，满足空化数相似条件，总体来说，本实验的实验条件更加符合符合真实情况，是在非惯性坐标系中研究非定常流动问题，得到的实验数据更加精准可信。填补了国内在该减压环境下高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置的空白，并且在运动机构的选取、供气方式的设计、压力罐尺寸设计、观察窗口及光源窗口大小的选择等多个方面做出了创新。

发明内容

本发明的目的在于提供高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置与方法。

一种减压环境下高速出水航行体通气空泡多相流特性测量实验装置，其特征在于，由减压系统、通气系统、运动系统和数据采集系统这四大部分组成。放置在中央的是减压罐，减压罐内部放置一个同步带滑台，减压罐右侧和后侧0.5米处各放置一盏黄头灯，减压罐右侧1米处放置一台真空泵，真空泵与减压管通过透明气管连接，减压罐前面1米处放置一台高速摄像机，高速摄像机右侧1米处放置一台与其连接记录数据的笔记本电脑，减压罐后侧1.5米处放置一台起吊机，起吊机左侧0.5米处放置的是同步带滑台的控制柜，该控制柜通过电线和航空插头与减压罐内的同步带滑台连接，同步带滑台控制柜左侧0.5米处放置一台空压机，空压机前方0.5米处通过气管连接一个储气罐，储气罐前方0.5米处通过气管连接的是通气系统控制柜，通气系统控制柜通过气管连接在减压罐上。