本發(fā)明屬于水動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其涉及一種高速水洞裝置。

背景技術(shù)：

1、水洞試驗(yàn)主要是在一個(gè)封閉的、充滿水的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行的，通過(guò)模擬物體在水流中的運(yùn)動(dòng)情況，來(lái)研究流體與物體之間的相互作用。其原理是利用水作為工作介質(zhì)，通過(guò)動(dòng)力裝置使水在洞中循環(huán)流動(dòng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的水流速度場(chǎng)，然后將試驗(yàn)?zāi)Ｐ头胖迷谒髦?，觀察和測(cè)量相關(guān)物理量。

2、目前，對(duì)海底地形、水下結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力學(xué)行為研究，尤其是模擬高速水流條件下這些研究對(duì)象的行為特性，具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。然而，常規(guī)的水洞實(shí)驗(yàn)裝置在模擬高速水流環(huán)境時(shí)存在水流速度有限、加載方式單一等問(wèn)題，無(wú)法很好地滿足特殊條件下的實(shí)驗(yàn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種高速水洞裝置，通過(guò)試筒體豎直設(shè)置利用重力使水分布穩(wěn)定，且與試驗(yàn)管連通，配合滑動(dòng)活塞和火箭推進(jìn)器，能通過(guò)火箭推進(jìn)器推動(dòng)活塞，使水高速?zèng)_入試驗(yàn)管，為被試驗(yàn)物品提供高速水流環(huán)境，用于模擬高速水流對(duì)物品的作用，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案能夠提供高速水流的同時(shí)節(jié)約了能源，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)法提供高速水流且能源消耗大的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供一種高速水洞裝置，包括：

3、試筒體，所述試筒體的長(zhǎng)度方向呈豎直設(shè)置，所述試筒體內(nèi)用于容納水；

4、試驗(yàn)管，所述試驗(yàn)管的頂端連接并連通至所述試筒體的底端，所述試驗(yàn)管內(nèi)用于設(shè)置被試驗(yàn)物品；

5、活塞，所述活塞沿所述試筒體的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)于所述試筒體內(nèi)；

6、火箭推進(jìn)器，所述火箭推進(jìn)器設(shè)置于所述活塞的頂部，所述火箭推進(jìn)器用于將所述活塞推向所述試驗(yàn)管。

7、在技術(shù)方案中，試筒體豎直設(shè)置利用重力使水分布穩(wěn)定，且與試驗(yàn)管連通，配合滑動(dòng)活塞和火箭推進(jìn)器，能通過(guò)火箭推進(jìn)器推動(dòng)活塞，使水高速?zèng)_入試驗(yàn)管，為被試驗(yàn)物品提供高速水流環(huán)境，用于模擬高速水流對(duì)物品的作用，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案能夠提供高速水流的同時(shí)節(jié)約了能源。

8、在其中一些實(shí)施例中，所述試驗(yàn)管包括：

9、收縮段，所述收縮段的頂端連通于所述試筒體的底端，所述收縮段的內(nèi)徑小于所述試筒體的內(nèi)徑；

10、試驗(yàn)段，所述試驗(yàn)段的頂端連通所述收縮段的底端；所述試驗(yàn)段的內(nèi)徑小于所述收縮段的內(nèi)徑。

11、在技術(shù)方案中，試驗(yàn)管的收縮段內(nèi)徑小于試筒體，可使水流加速進(jìn)入試驗(yàn)管；試驗(yàn)段內(nèi)徑小于收縮段，能在試驗(yàn)段形成穩(wěn)定高速水流區(qū)域，精準(zhǔn)測(cè)試被試驗(yàn)物品在高速水流特定環(huán)境下的性能數(shù)據(jù)。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述高速水洞裝置還包括穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，所述穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包括：

13、穩(wěn)壓管，所述穩(wěn)壓管的一端與所述收縮段連通；

14、穩(wěn)壓氣罐，所述穩(wěn)壓氣罐的底端與穩(wěn)壓管連通。

15、在技術(shù)方案中，穩(wěn)壓管與收縮段連通，穩(wěn)壓氣罐與穩(wěn)壓管相連。在活塞推動(dòng)水流時(shí)收縮段內(nèi)的水壓變大，水流進(jìn)入穩(wěn)壓氣罐內(nèi)，此時(shí)穩(wěn)壓氣罐頂端的空氣被壓縮。當(dāng)壓力變小時(shí)，空氣會(huì)回彈推動(dòng)穩(wěn)壓氣罐內(nèi)的水流進(jìn)入收縮段，確保收縮段處的水流壓力平穩(wěn)。通過(guò)穩(wěn)壓氣罐內(nèi)氣體壓力調(diào)節(jié)和穩(wěn)定試驗(yàn)管內(nèi)水流壓力，避免壓力波動(dòng)，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性。

16、在其中一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包括：

17、排氣管，所述排氣管的一端與所述穩(wěn)壓氣罐的頂端連通，另一端與外界連通；

18、排氣閥，所述排氣閥設(shè)置于所述排氣管，所述排氣閥用于開(kāi)啟或封閉所述排氣管。

19、在技術(shù)方案中，排氣管和排氣閥能排出穩(wěn)壓氣罐內(nèi)多余氣體，調(diào)節(jié)氣壓，精確控制試驗(yàn)管內(nèi)水流壓力，適應(yīng)不同試驗(yàn)條件，利于系統(tǒng)壓力平衡調(diào)整和維護(hù)。

20、在其中一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓管上連接有第一截止閥，所述第一截止閥用于開(kāi)啟或封閉所述穩(wěn)壓管。

21、在技術(shù)方案中，第一截止閥可控制穩(wěn)壓管與試驗(yàn)管的連通狀態(tài)，按需開(kāi)啟或關(guān)閉，使試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行模式多樣，操作便捷，提高裝置適用性和可控性。

22、在其中一些實(shí)施例中，所述高速水洞裝置還包括回流結(jié)構(gòu)，所述回流結(jié)構(gòu)包括：

23、泄水池，所述試驗(yàn)管的底端與所述泄水池連通，所述泄水池與外界連通；

24、回水管，所述回水管的一端與泄水池連通；

25、儲(chǔ)水罐，所述回水管的另一端與所述儲(chǔ)水罐連通；

26、回水泵，所述回水泵設(shè)置于所述回水管上，所述回水泵用于將泄水池內(nèi)的水輸送至所述儲(chǔ)水罐。

27、在技術(shù)方案中，回流結(jié)構(gòu)中的泄水池收集試驗(yàn)后水，回水管、儲(chǔ)水罐和回水泵將水回收存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用，節(jié)約水資源，降低試驗(yàn)成本，減少排水壓力。

28、在其中一些實(shí)施例中，所述試驗(yàn)管的底端與所述泄水池之間通過(guò)連接管連通；所述連接管上設(shè)置有用于開(kāi)啟或封閉所述連接管的第二截止閥。

29、在技術(shù)方案中，連接管上的第二截止閥控制試驗(yàn)管與泄水池連通，試驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉第二截止閥，再向試筒體內(nèi)注水，便于進(jìn)行下一次試驗(yàn)的準(zhǔn)備。

30、在其中一些實(shí)施例中，所述回流結(jié)構(gòu)還包括：

31、加水管，所述加水管的一端與所述儲(chǔ)水罐連通，另一端與所述試筒體連通；

32、加水泵，所述加水泵設(shè)置于所述加水管，所述加水泵用于將所述儲(chǔ)水罐內(nèi)的水輸送至所述試筒體；

33、止水閥，所述止水閥設(shè)置于所述加水管，所述止水閥用于開(kāi)啟或封閉所述止水閥。

34、在技術(shù)方案中，加水管、加水泵和止水閥可將儲(chǔ)水罐水補(bǔ)充至試筒體，精確控制加水量，維持試驗(yàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，止水閥防止水泄漏以及回流，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。

35、在其中一些實(shí)施例中，所述儲(chǔ)水罐的頂端還連通有溢流管，所述溢流管與試筒體內(nèi)部頂端連通。

36、在技術(shù)方案中，當(dāng)試筒體內(nèi)部的水過(guò)多時(shí)，水平面超過(guò)溢流管的高度時(shí)，多余的水流會(huì)通過(guò)溢流管流入儲(chǔ)水罐，以此確保試筒體內(nèi)水流的穩(wěn)定，且活塞下壓時(shí)，能夠通過(guò)溢流管排出空氣，避免空氣留在試筒體內(nèi)。

37、在其中一些實(shí)施例中，所述高速水洞裝置還包括供料結(jié)構(gòu)，所述供料結(jié)構(gòu)包括：

38、滑軌，所述滑軌設(shè)置于所述試筒體的上方；

39、提升架，所述提升架滑動(dòng)連接于所述滑軌，所述提升架用于提升所述活塞，和/或，所述火箭推進(jìn)器；

40、吊裝架，所述吊裝架滑動(dòng)連接于所述滑軌，所述吊裝架用于放入或取出被試驗(yàn)物品。

41、在技術(shù)方案中，供料結(jié)構(gòu)的滑軌為提升架和吊裝架提供移動(dòng)軌道，提升架方便提升活塞和火箭推進(jìn)器，吊裝架精準(zhǔn)放入或取出被試驗(yàn)物品，提高操作便捷性和試驗(yàn)效率，利于試驗(yàn)進(jìn)行和設(shè)備管理。

42、基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例中，試筒體豎直設(shè)置利用重力使水分布穩(wěn)定，且與試驗(yàn)管連通，配合滑動(dòng)活塞和火箭推進(jìn)器，能通過(guò)火箭推進(jìn)器推動(dòng)活塞，使水高速?zèng)_入試驗(yàn)管，為被試驗(yàn)物品提供高速水流環(huán)境，用于模擬高速水流對(duì)物品的作用，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案能夠提供高速水流的同時(shí)節(jié)約了能源。

技術(shù)特征：

1.一種高速水洞裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)管包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述高速水洞裝置還包括穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)，所述穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓管上連接有第一截止閥，所述第一截止閥用于開(kāi)啟或封閉所述穩(wěn)壓管。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述高速水洞裝置還包括回流結(jié)構(gòu)，所述回流結(jié)構(gòu)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)管的底端與所述泄水池之間通過(guò)連接管連通；所述連接管上設(shè)置有用于開(kāi)啟或封閉所述連接管的第二截止閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述回流結(jié)構(gòu)還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)水罐的頂端還連通有溢流管，所述溢流管與試筒體內(nèi)部頂端連通。

10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任意一項(xiàng)所述的高速水洞裝置，其特征在于，所述高速水洞裝置還包括供料結(jié)構(gòu)，所述供料結(jié)構(gòu)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高速水洞裝置，屬于水動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，高速水洞裝置包括：試筒體、試驗(yàn)管、活塞和火箭推進(jìn)器。其中，試筒體的長(zhǎng)度方向呈豎直設(shè)置，試筒體內(nèi)用于容納水；試驗(yàn)管的頂端連接并連通至試筒體的底端，試驗(yàn)管內(nèi)用于設(shè)置被試驗(yàn)物品；活塞沿試筒體的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)于試筒體內(nèi)；火箭推進(jìn)器設(shè)置于活塞的頂部，火箭推進(jìn)器用于將活塞推向試驗(yàn)管。

技術(shù)研發(fā)人員：徐文龍,張霄,吳能友,汪文杰,陳志超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：嶗山國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28