[发明专利]一种三体船主片体间精细流场的测量系统

权利要求书

1.一种获取三体船主片体间精细流场的测量系统，包括空管连接件、三体船模型、连接板、四自由度适航仪、导向装置、侧桥、水下PIV流场测量系统(3)、示踪粒子播撒装置、数据采集分析系统，其特征在于：所述的三体船模型包括主体(2)与两个片体，空管连接件将三体船的主体(2)与两个片体搭接成三体船模型，连接板固定于主体(2)中部船底板上，四自由度适航仪通过连接板与三体船模型连接；导向装置由导向杆与导向片组成，侧桥上有导轨，水下PIV流场测量系统(3)安装在侧桥的导轨上；所述的四自由度适航仪放开三体船模型的深沉与纵荡两个自由度，模拟船舶航行时的真实运动情况；所述的导向装置保证三体船模型航向不变；所述的示踪粒子播撒装置用于向水中播撒PIV示踪粒子；所述的数据采集分析系统通过对多幅双帧照片进行去噪、矢量生成、去除矢量误配，合成测量区域流场；

获取三体船主片体间精细流场的测量包括下列步骤：

(1)按照三体船片体的型线图，选用聚碳酸酯材料，加工成透明片体(1)；

(2)对主体(2)和另一个片体进行加工：全船龙骨采用雪弗板雕制；用铝合金空管做整体连接及结构支撑；用双保面的玻璃钢正船体粘制，完工后去除内外不提供结构强度的皮面；重做四自由度适航仪时连接板、滑轨车、导向片设计为铝合金材料；

(3)将制作的透明片体(1)以及主体(2)和另一个片体用空管连接件搭接成三体船模型，透明片体与另一个片体对称布置在主体(2)的两侧；测量三体船模型重量，计算三体船模型在设计吃水状态下所需压载；

(4)将三体船模型下水，放入压载并调整浮态；

(5)对水下PIV流场测量系统(3)采取非标准型标定：PIV系统激光器(4)发射出激光，入射激光经过片体后照亮片体与主体(2)间流场内预铺撒的PIV示踪粒子，PIV示踪粒子的反射光再次经过透明片体(1)，反射光经过片体时产生折射，由两个相机(5)接收，由水下PIV流场测量系统(3)计算得出的位置点为未发生折射前反射光的逆向焦点，与实际待测位置出现了较大偏差，建立逆向扭曲空间坐标系，通过光学计算得出相应点的坐标位置，最终通过修改水下PIV流场测量系统(3)与三体船模型的空间对应关系，在水下PIV流场测量系统(3)中显示并计算实际流场；

(6)示踪粒子播撒装置在水池中布散PIV示踪粒子；

(7)连接三体船模型与四自由度适航仪，连接和调试数据采集系统；

(8)将船模加速至设定航速，同时启动水下PIV流场测量系统(3)和数据采集分析系统，水下PIV流场测量系统(3)的两个相机(5)同时会进行双帧拍摄并生成一对互相关图像，数据采集分析系统通过对多幅双帧照片进行去噪、矢量生成、去除矢量误配，合成测量区域流场。

2.根据权利要求1所述的一种获取三体船主片体间精细流场的测量系统，其特征在于：所述的空管连接件采用铝合金材料制成；空管连接件的两端对称且等间距的布置有连接点，可改变片体与主体(2)间的横向距离。

3.根据权利要求1所述的一种获取三体船主片体间精细流场的测量系统，其特征在于：所述的连接板采用不锈钢材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种获取三体船主片体间精细流场的测量系统，其特征在于：所述的侧桥可横向移动，水下PIV流场测量系统(3)可在导轨上纵向移动并随侧桥横向移动，测量三体船不同纵向位置，获得主体(2)与片体之间各个位置的流场信息。