[发明专利]一种水洞水槽两用实验系统

说明书

本发明公开了一种水洞水槽两用实验系统，包括水洞实验段、水泵系统以及依次连通的前置水箱、水槽实验段和后置水箱；该实验系统为竖式上下两层布置，两个水箱与水槽实验段均位于上层，且上层结构均顶部开口，水泵系统位于下层，下层结构为闭式管路；上下两层之间的前竖直段为管路过渡段，后竖直段为水洞实验段，且前置水箱的底部进水口通过管路过渡段与水泵系统的出水口连通，后置水箱的底部出水口通过水洞实验段与水泵系统的进水口连通。本发明结构紧凑，运行平稳安全，采用的水动力学设计保证了实验段流场的高品质，实现水洞和水槽两种用途，适用于多种工程领域的水动力学相关问题研究，这对水动力学领域广泛而深入的研究具有极大的促进作用。

技术领域

本发明属于水动力学实验研究领域，特别涉及一种水洞水槽两用实验系统。

背景技术

近年来，随着水利、水电、海洋、船舶等工程领域的不断发展，诸多水动力学方面的问题亟待研究与解决，而水洞和水槽是进行水动力学研究的主要实验装置。水洞实验装置具有封闭的实验段，适用于研究边界层现象、湍流、水弹性问题以及水下舰艇模型相关问题；水槽实验装置具有开放的自由液面，适用于研究船舶水动力学、导弹鱼雷等出水入水以及液面波动等问题。

但是，现有的水洞和水槽实验转置多是单独建造的实验系统，就单个实验系统来讲，复杂的设计、庞大的占地面积以及高昂的制造成本本身已经限制了其适用性，国内外实验室往往只建设水洞或水槽中的一种实验系统，而这两种实验系统又分别适用于不同工程领域问题的研究，这也进一步限制了整个水动力学领域的实验研究发展。综上所述，建立一种适用的水洞水槽两用实验系统，对水动力学领域广泛而深入的研究具有极大的促进作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、运行平稳、能够同时实现水洞和水槽两种用途且实验段流场品质高的水动力学实验系统。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种水洞水槽两用实验系统，包括水洞实验段、水泵系统以及依次连通的前置水箱、水槽实验段和后置水箱；其中，

该实验系统为竖式上下两层布置，前置水箱、后置水箱与水槽实验段均位于上层，且上层结构均顶部开口，水泵系统位于下层，下层结构为闭式管路；上下两层之间的前竖直段为管路过渡段，后竖直段为水洞实验段，且前置水箱的底部进水口通过管路过渡段与水泵系统的出水口连通，后置水箱的底部出水口通过水洞实验段与水泵系统的进水口连通。

本发明进一步的改进在于，前置水箱内镶嵌有矩形多孔板，侧面采用圆弧过渡与水槽实验段进口相连。

本发明进一步的改进在于，水槽实验段包括依次连通的水槽整流段、水槽收缩段和水槽工作段，水槽整流段的进水口与前置水箱的出水口连通，水槽工作段的出水口与后置水箱的进水口连通。

本发明进一步的改进在于，水槽整流段内设有栅格，且栅格由竖直薄板构成，且不设有横向肋条；水槽收缩段截面为矩形，沿流动方向截面高度不变、宽度逐渐减小，侧壁面为5次曲线壁板，收缩段的收缩比为2:1，5次曲线的型线方程为：

其中，R为通流截面在轴向距离x处的宽度方向的半径，R₁与R₂分别为进、出口截面宽度方向的半径，L为收缩段长度；

水槽工作段由两段平直矩形开口段构成，侧壁面为高强度钢化玻璃制成。

本发明进一步的改进在于，后置水箱底部为圆形截面，与水洞实验段进口相连，且后置水箱内镶嵌有圆形多孔板。

本发明进一步的改进在于，水洞实验段包括依次连通的水洞收缩段、水洞工作段和水洞出口弯管，水洞收缩段的进水口与后置水箱的底部出水口连通，水洞出口弯管的出水口与水泵系统的进水口连通。