实验流体力学-第三章流体力学实验设备简介.ppt

内 容 第一章 绪论 第二章 基本理论和方法 第三章 实验设备 一、低速风洞、水洞 原理：定常、不可压、伯努利方程，连续性方程。 主要性能指标：水池主尺度：长69m，宽46m； 水深：4m；拖车：最大速度4m/s。 常规试验项目：舰船波浪中水动力测量。 船舶以及海洋结构物波浪中运动特性测试系泊、靠泊系统的运动、受力（包括缆绳拉力、护舷碰撞力）测试 主要性能指标：水池主尺度：474(L) ,14(W)，7m(H)拖车车速范围：0.01～20m/s造波机：频率0.3～1.2Hz， 波高250mm 主要应用方向： 深水拖曳水池实验室主要从事舰船等各类水中运动体水动力特性理论研究及实验测试，广泛开展流场分析、船舶性能预测、水中运动体型线优化等工作。 常规试验项目：阻力试验(含高速滑行艇、气垫船、水翼艇、水上飞机、地效翼船、水下模型); 自航试验（单桨及多桨船）;敞水试验（常规及导管组合桨）;流场测量;三维流场测试;船体波形阻力测量;顶浪状态的波浪试验和外载荷实验;海洋工程、水下机器人潜水训练以及基础水动力学试验研究; 精密测速仪及测压传感器的标定. 主要性能指标： 试验段 尺度：10.50 (L)×2.20(W)×2.00m (H) 压力：10～400kpa 水速：0.80～15m/s 速度不均匀度：＜1.0% 空泡数：0.07(水速15.00m/s，顶部压力10kpa) 常规试验项目： 水动力和脉动压力测量（均匀流场和非均匀流场）噪声测量空化起始测试速度分布测量流态显示 主要应用方向： 主要从事水面舰船、水下物体及附体的水动力、噪声和振动等方面的试验研究。 设施主要性能指标：水池直径48m，水深4.5m旋臂最大旋转角度为1rad/s 常规试验项目：舰船操纵性水动力性能测试 主要应用方向： 主要从事舰船、水中兵器及潜水器操纵性理论及试验测试，广泛开展针对各型水中运动体的操纵性性能预报。 设施主要性能指标：试验段： 直径0.8m，长3.2m水速范围：3～20m/s变压范围：8～400kPa最低空泡数：0.15 主要应用方向： 主要从事舰船、船用推进器、水中兵器等水中运动体水动力特性研究与试验。同时广泛开展各类船桨设计及性能优化工作。 设施主要性能指标：最大试验静负荷 ±15000kN最大试验动负荷 ±2500kN（1套） 常规试验项目：结构件强度静拉伸试验结构件疲劳试验结构件刚度试验结构件极限载荷测试 主要应用方向： 船舶结构实验室主要从事建/构造物结构强度、刚度、稳定性、疲劳等方面的理论研究、结构模型和实体试验测试及优化工作。 常规试验项目：推进器空泡试验; 船体诱导脉动压力测量;调距桨的叶片转叶力矩测量;对转桨、导管桨及节能推进器的性能和空泡试验;螺旋桨、轴支架与舵组合体的空泡试验;用LDV测量螺旋桨周围的速度场;用LDV测量叶剖面的环量; 轴流泵试验;水翼试验;噪声测量 ; 主要性能指标： 最大工作压力 90兆帕 最大筒径 3.2m 最大筒深 8m 主要应用方向： 主要从事潜艇、潜器等各类水下 建/构造物水下结构强度、刚度、稳定性、密封性等方面的理论研究、结构模型和实体试验测试及优化工作。 常规试验项目：结构件耐压静压力试验结构件极限载荷测试结构件刚度试验结构件动载荷试验结构件密封性试验结构件疲劳试验 一、低速风洞、水洞 原理：定常、不可压、伯努利方程，连续性方程 结论： 风洞试验段内的动能来自压力能。 风扇的作用是给气流提供能量，提高总压，克服损耗。------损耗表现为总压下降。 单位体积流体的总机械能 ＝ 压力能 + 动能 能量损失 ?P0 = P01 - P02 压力损失系数，水力学定义： ?Pi=Ki 0.5?V2i (等截面) 风洞定义： ?P0i=K0i 0.5?V2T (变截面) NASA风洞群 动力段 1871年 （英）温罕姆 0.46X0.46 18 m/s 1901年 （美）莱特兄弟 0.56X0.56 12.2 m/s 1902年 （俄）儒科夫斯基 0.76X0.76 9 m/s 1907年 （德）普朗特 ? 1.83 9 m/s 1914年 （法