[发明专利]一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置

说明书

本发明提供了一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置，属于船舶与海洋工程测试技术领域。解决现有装置无法实现水下航行体模型脉动载荷测试问题。它包括循环水槽、水下航行体模型、整流罩、连接杆、支撑杆、定位铁块和导流板，水下航行体模型设在循环水槽内部且模型头部朝向循环水槽的来流方向，围壳朝向上方；在循环水槽的进出液端处均设有若干导流板，整流罩安装在围壳上，通过调整支撑杆穿过连接杆上圆形孔洞的位置调节水下航行体模型的浸水深度和俯仰角度，通过改变支撑杆和循环水槽侧壁的夹角调节水下航行体模型的迎流角度。本发明可完成水下航行体在不同工况下的脉动压力和振动加速度测试，为水下航行体脉动载荷特性研究提供数据支撑。

技术领域

本发明创造属于船舶与海洋工程测试技术领域，尤其是涉及一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置。

背景技术

水下航行体在潜航时的振动及流激噪声情况对其隐蔽性和航行安全性研究具有重要的意义。通过水下航行体模型脉动载荷试验测量得到其表面的脉动压力及振动加速度响应，可以分析其流激噪声的形成与传播规律，这对于降低水下航行体流激噪声，提高其隐蔽性和航行安全性具有指导意义。同时，进行水下航行体流激试验能够提前发现船舶结构设计中存在的声学问题，为船舶声学设计提供良好的实验平台和仿真数据参考。

试验测试在水下航行体船型开发、声学性能分析等领域具有不可替代的作用，模型试验一方面可以验证已有的研究成果，更容易发现设计中存在的问题，另一方面可以为后续仿真设计提供优秀的数据参考。随着计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)的发展，利用CFD软件对水下航行体模型脉动载荷的仿真成为一种效果好、成本低的方法。应用相关仿真软件可对试验场景进行复现：对流体区域进行网格前处理，验证网格收敛性，设置与试验实际边界条件相符合的初始条件，进行脉动载荷的数值仿真计算。试验测试能够与数值仿真双向验证，检验和修正仿真数据，进而优化仿真计算方法，准确地找出设计缺陷。

循环水槽是由振荡机构、驱动电机控制系统和数据采集系统组成大型试验设备。操作者可通过流速控制台向驱动电机发送指令，调整电机转速，从而获得所需流速进行流激试验，同时实现水槽中水的循环利用。循环水槽具有良好的流速控制能力和工作段尺寸大等一系列优点,是水下模型试验的常用设备。因此，基于循环水槽开发设计水下航行体模型脉动载荷测试装置具有广阔的实际应用价值；通过对现有技术的文献检索发现，近年来，关于循环水槽中水下结构脉动载荷测试装置的专利文件鲜有发表，因此有必要设计一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置，以解决现有装置无法实现水下航行体模型脉动载荷测试的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种多自由度水下航行体模型脉动载荷测试装置，包括循环水槽、水下航行体模型、整流罩、连接杆、支撑杆、定位铁块和导流板，所述水下航行体模型布置在循环水槽内部且水下航行体模型的头部朝向循环水槽的来流方向，且围壳朝向上方；在循环水槽的进液端和出液端处均设有若干导流板，所述整流罩安装在围壳上，试验时，整流罩露出水面；

所述支撑杆设置两个，支撑杆长度大于循环水槽的宽度，两个支撑杆平行布置，所述连接杆设置两个，在每个连接杆上均匀开设若干圆形孔洞，每个连接杆的末端均设置为螺纹段，一个支撑杆穿过一个连接杆上的某一圆形孔洞后横跨在循环水槽的侧壁上，且每个支撑杆的两端各通过一个定位铁块定位在循环水槽的对应侧壁的边沿上，并通过夹具将定位铁块和循环水槽的边缘夹紧；连接杆上相邻两圆形孔洞的圆心间距d满足d＝L·tanθ，其中L为两个连接杆之间距离，θ为试验所需最小俯仰角度；