[发明专利]附着型非定常空化流体内部结构观察装置及方法

摘要

本发明属于船舶与水下航行器工程、水利水电工程技术领域，特别涉及附着型空化流体实验技术。附着型非定常空化流体内部结构观察装置，其技术方案是：它包括：水洞观察段，实验模型(1)，玻璃窗组件(13)，内窥镜相机(10)，内窥镜镜头(8)，内窥镜光源(7)，内窥镜照明系统(9)，内窥镜图像显示器(12)和内窥镜图像采集存储电脑主机(11)；本发明利用内窥镜技术，为附着型非定常空化流体内部复杂结构的观察研究提供了有效手段。 1

主权项

1.附着型非定常空化流体内部结构观察装置，其特征是：它包括：水洞观察段，实验模型(1)，玻璃窗组件(13)，内窥镜相机(10)，内窥镜镜头(8)，内窥镜光源(7)，内窥镜照明系统(9)，内窥镜图像显示器(12)和内窥镜图像采集存储电脑主机(11)；

所述水洞观察段包括：试验段(3)，透明有机玻璃(2)；所述试验段(3)为矩形断面结构，顶面、前面以及侧面为便于观察的所述透明有机玻璃板(2)；

所述实验模型(1)为楔形结构，前部分为收缩段，后部分为扩张段，附着型空化发生在扩张段流动分离区域(4)，在所述扩张段流动分离区域(4)布置有两个玻璃窗组件安装螺纹孔(5，6)；所述试验段(3)底部与所述水洞观察段下部通过螺栓孔(14)连接，在所述试验段(3)底部铣出一圈密封槽(15)，采用O型密封圈进行水密封；

所述玻璃窗组件(13)包括：玻璃凸台(13‑1)，玻璃压圈(13‑2)和玻璃套(13‑3)；所述玻璃套(13‑3)上部的螺纹结构以与所述实验模型(1)扩张段的所述螺纹孔(5，6)相装配；

所述内窥镜相机(10)用于拍摄所述内窥镜镜头(8)所观察的图像；

所述内窥镜镜头(8)通过长管探入所述玻璃窗组件(13)进行观察；

所述内窥镜光源(7)为所述内窥镜镜头(8)观察区域提供照明；

所述内窥镜照明系统(9)控制所述内窥镜光源(7)能量等级，保证所述内窥镜镜头(8)观察区域的亮度达到拍摄要求；

所述内窥镜图像显示器(12)用于对所述内窥镜镜头(8)观察以及捕捉精细结构，根据所述内窥镜图像显示器(12)提供图像对所述内窥镜镜头(8)位置和所述内窥镜光源(7)能量等级进行调节；

所述内窥镜图像采集存储电脑主机(11)采集并存储所述内窥镜相机(10)拍摄的图像。

2.根据权利要求1所述的附着型非定常空化流体内部结构观察装置，其特征是：所述内窥镜相机(10)安装时采用橡胶隔震垫和海绵隔震垫双重隔震措施；所述玻璃套(13‑3)下部为便于扳手安装的六棱柱结构。

3.附着型非定常空化流体内部结构观察方法，它使用如权利要求1或2所述的附着型非定常空化流体内部结构观察装置，并包括以下步骤：

a.调节流动参数，使所述实验模型(1)的所述扩张段流动分离区域(4)产生附着型空化；

b.通过所述内窥镜图像显示器(12)观察所述内窥镜镜头(8)是否观察到预期的空化结构，否则，移动所述内窥镜镜头(8)位置；

c.设置所述内窥镜相机(10)的采集频率以及采集时间长度；

d.调节所述内窥镜光源(7)照明区域和光源能量等级，使得所述内窥镜镜头(8)观察图像清晰；

e.当观察到预期空化结构产生条件时使用所述内窥镜相机(10)采集图像；

f.所述内窥镜相机(10)采集的图像信息存储至所述内窥镜图像采集存储电脑主机(11)；

g.多工况多次重复试验；

h.在所述内窥镜图像显示器(12)上观察多场同步采集的图像信息，并进行数据分析；

i.结束实验。