[发明专利]喷水推进器进水流道水力性能测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种喷水推进器进水流道水力性能测试装置及方法，本装置包括进水流道模型，实验风洞动力单元和射流单元；裸进水流道设于进水箱上方并设有若干测压孔，总压耙连接裸进水流道和出口水平管，变频风扇和流量喷嘴设于出口水平管，流量喷嘴、总压耙和若干测压孔连接数据采集单元；离心鼓风机连接进水箱入口，射流单元的射流管连接进水箱的射流孔。本方法通过数据采集单元、总压耙和若干测压孔采集裸进水流道截面的压力分布，以及在射流单元干涉下的裸进水流道截面的压力分布变化数据，得到进水流道水力性能测试数据。本装置和方法基于风洞动力装置在开放式流场中测试射流对进水流道流动特性的影响，提高了进水流道水力性能测试的准确性。

技术领域

本发明涉及船舶推进装置技术领域，尤其涉及一种喷水推进器进水流道水力性能测试装置及方法。

背景技术

喷水推进是一种特殊的船舶推进方式，以快速性作为首要设计目标。进水流道是喷水推进器的一个重要部件，承担着给推进泵输送水流和传递能量的功能。但受船体结构布局的限制，喷水推进器进水流道通常是弯管形的，会导致推进泵入口流动不均匀，造成管路水力损失，并引发推进泵效率的下降，甚至发生失稳。基于射流的主动控制方法在仿真模拟过程中能够提升进水流道出流的水力性能，但仍需要专门的实验来验证射流对于进水流道的作用，以获得更准确的结果。因此针对带有射流的喷水推进器进水流道，有必要设计一种便于测量其流动特性的实验装置。

对于喷水推进器进水流道而言，能否准备地测得其压力分布，尤其是出口总压的变化，将影响射流对进水流道流动控制效果评价的准确性。传统的喷水推进器进水流道实验测试通常在拖曳水池或者循环水洞中进行，此类装置对场地要求较高且实验花费大。同时进水流道出口的流量具有径向扩散强、流速高等特点，导致水中测试限制因素较多，测量难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷水推进器进水流道水力性能测试装置及方法，本装置及方法克服传统喷水推进器进水流道测试的缺陷，基于风洞动力装置在开放式流场中测试射流对进水流道流动特性的影响，其结构简单，测试操作方便，提高了进水流道水力性能测试的准确性。

为解决上述技术问题，本发明喷水推进器进水流道水力性能测试装置包括进水流道模型，实验风洞动力单元和射流单元；

所述进水流道模型包括裸进水流道、流量喷嘴、变频风扇、出口水平管、总压耙、数据采集单元和进水箱，所述裸进水流道设于所述进水箱上方并且连通进水箱，所述裸进水流道壁设有若干测压孔，所述总压耙两端通过法兰分别连接所述裸进水流道和出口水平管，所述变频风扇设于所述出口水平管末端，所述流量喷嘴设于所述出口水平管内，所述流量喷嘴、总压耙和若干测压孔通过软管连接所述数据采集单元；

所述实验风洞动力单元包括离心鼓风机、变频控制器、风室和收敛出口，所述风室两端分别连接所述离心鼓风机和收敛出口，所述收敛出口连接所述进水箱入口，所述变频控制器控制所述离心鼓风机风速；

所述射流单元包括螺杆空压机、气体导管、流量计、PID反馈控制器、阀门和射流管，所述气体导管一端连接所述螺杆空压机、另一端插入所述射流管，所述流量计、PID反馈控制器和阀门依次设于所述气体导管并且调节所述射流管喷射的气体流量和流速，所述进水箱壁设有射流孔，所述射流管的输出端连接所述射流孔。

进一步，所述收敛出口面积经收敛后为40×60cm，并与所述进水箱入口面积一致。

进一步，所述射流管喷出的射流以30°夹角通过所述射流孔进入所述进水箱内。

进一步，所述裸进水流道采用3D打印制成，其材质为有机玻璃。

进一步，所述总压耙包括圆管、法兰盘、总压探针和夹具，所述法兰盘设于所述圆管两端，所述圆管管壁沿圆周方向均布三个探针孔，所述总压探针通过夹具分别设于所述三个探针孔内，并且所述总压探针在所述圆管内腔沿长度方向间隔设有五个测压探针。

进一步，所述流量喷嘴为压差式流量计。