專利名稱：一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于游艇、輪船等受風(fēng)動力和水動力同時作用時的微型可視化 試驗臺裝置。
背景技術(shù)：
輪船、游艇等水上交通工具在運行過程中會同時受到水力和風(fēng)力的作用，水力 和風(fēng)力對設(shè)計對象的動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性等都有著極其重要的影響。然而建立 一個大規(guī)模的水力和風(fēng)力試驗平臺耗資巨大，一般的學(xué)校和科研院所難以具備進行此試 驗的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，通過控制壓縮氣 體進入裝置時的流速和流量形成風(fēng)力場，通過控制離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置中水流的速度 形成水力場，對按照一定比例制作的試驗?zāi)Ｐ瓦M行風(fēng)動力和水動力試驗，克服了在自然 環(huán)境下試驗時風(fēng)力或水力難以同時滿足要求的難題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，主要包 括透明空間殼體、氣體進口錐形過渡段、氣體出口錐形過渡段、氣體進口管道、氣體出 口管道、一定比例試驗?zāi)Ｐ?、水平力傳感器、豎直力傳感器、進氣調(diào)節(jié)閥、風(fēng)速儀、儲 氣瓶、水進口錐形過渡段、水出口錐形過渡段、水進口管道、水出口管道、離心泵和水 槽，透明空間殼體分為了兩部分，上部分通過氣體進口錐形過渡段及氣體出口錐形過渡 段分別與氣體進口管道和氣體出口管道相連，下部分通過水進口錐形過渡段和水出口錐 形過渡段分別與水進口管道和水出口管道相連，透明空間殼體內(nèi)裝有一定量的水，一定 比例試驗?zāi)Ｐ透∮谒?，一定比例試驗?zāi)Ｐ蜕喜颗c水平力傳感器和豎直力傳感器相連， 當(dāng)風(fēng)速和水流速度為零時，水平力傳感器和豎直力傳感器的示數(shù)為零，氣體進口管道安 裝有進氣調(diào)節(jié)閥，氣體進口錐形過渡段內(nèi)安裝有風(fēng)速儀，氣體進口管道與儲存壓縮空氣 的儲氣瓶相連，水進口管道與離心泵相連，離心泵可從水槽中抽水注入透明空間殼體， 水出口管道將水重新導(dǎo)入水槽中形成一個循環(huán)回路?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)所述離心泵轉(zhuǎn)速改變所 述透明空間殼體中水的流速。本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其透明空間殼體可以為圓柱 形、圓錐形或者立方體形。本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其透明空間殼體的上部與下部 為轉(zhuǎn)動連接，這種結(jié)構(gòu)下，風(fēng)速與水流速度可以呈一定的角度，可以模擬復(fù)雜情況下一 定比例模型的受力情況，并通過安裝多種傳感器來獲取實驗數(shù)據(jù)。本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其透明空間殼體由玻璃或透明 塑料等材料制成。本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其氣體進口管道前裝有溫度調(diào)節(jié)箱，可調(diào)節(jié)進入氣體的溫度，以模擬不同溫度條件下氣流對一定比例試驗?zāi)Ｐ偷淖饔?。本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其一定比例模型為各種輪船、 游艇、皮筏等，模型更換方便。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的裝置，可以直觀地顯示一定比例模型在受到一 定風(fēng)力場和水力場同時作用時的情況及其變化，將試驗裝置小型化，通過控制所通入壓 縮空氣的流速和流量來實現(xiàn)對風(fēng)力場的控制，通過改變離心泵工作時的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對水力 場的控制，從而使得風(fēng)力場和水力場能夠同時滿足試驗要求。該裝置結(jié)構(gòu)輕巧，易于操 作，并便于與CAE模擬實驗進行對比分析。


圖1是本發(fā)明一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.透明空間殼體，2.氣體進口錐形過渡段，3.氣體出口錐形過渡段，4.氣 體進口管道，5.氣體出口管道，6.水進口錐形過渡段，7.水出口錐形過渡段，8.水進口管 道，9.水出口管道，10.—定比例試驗?zāi)Ｐ停?1.水平力傳感器，12.豎直力傳感器，13.調(diào) 節(jié)閥，14.風(fēng)速儀，15.儲氣瓶，16.離心泵，17.水槽，18.溫度調(diào)節(jié)箱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細說明。一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，主要包括透明空間殼體1、氣體進口錐 形過渡段2、氣體出口錐形過渡段3、氣體進口管道4、氣體出口管道5、水進口錐形過渡 段6、水出口錐形過渡段7、水進口管道8、水出口管道9、一定比例試驗?zāi)Ｐ?0、水平力 傳感器11、豎直力傳感器12、調(diào)節(jié)閥13、風(fēng)速儀14、儲氣瓶15、離心泵16、水槽17和 溫度調(diào)節(jié)箱18，透明空間殼體1分為了兩部分，上部分通過氣體進口錐形過渡段2及氣體 出口錐形過渡段3分別與氣體進口管道4和氣體出口管道5相連，下部分通過水進口錐形 過渡段6和水出口錐形過渡段7分別與水進口管道8和水出口管道9相連，透明空間殼體 1內(nèi)裝有一定量的水，一定比例試驗?zāi)Ｐ?0浮于水面，一定比例試驗?zāi)Ｐ?0上部與水平 力傳感器11和豎直力傳感器12相連，氣體進口管道4安裝有進氣調(diào)節(jié)閥13，氣體進口錐 形過渡段2內(nèi)安裝有風(fēng)速儀14，氣體進口管道4與儲存壓縮空氣的儲氣瓶15相連，水進 口管道8與離心泵16相連，離心泵16可從水槽17中抽水進入透明空間殼體1，水出口管 道7將水重新導(dǎo)入水槽17中形成一個循環(huán)回路。所述透明空間殼體1可以為圓柱形、圓錐形或者立方體形，可由玻璃或透明塑 料等材料制成。所述氣體進口管道4前裝有溫度調(diào)節(jié)箱18，可調(diào)節(jié)進入氣體的溫度，以模擬不 同溫度條件下氣流對一定比例試驗?zāi)Ｐ?0的作用?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)離心泵16轉(zhuǎn)速改變所述透明空間殼體1中水的流速。本發(fā)明的工作原理是確定一定比例試驗?zāi)Ｐ?0在試驗過程中受到風(fēng)力場和 水力場的大小，計算達到該水力場時離心泵16的轉(zhuǎn)速，并計算達到該風(fēng)力場時空氣的流 速，將一定比例試驗?zāi)Ｐ?0置于透明空間殼體1的水面上，將氣體進口管道4與壓縮空氣儲氣瓶15相連，打開進氣調(diào)節(jié)閥13，使壓縮空氣進入透明空間殼體1內(nèi)，改變進氣調(diào) 節(jié)閥13的開度使風(fēng)速儀14測得的空氣流速與試驗預(yù)期相符，開啟離心泵16并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn) 速至計算值，由于壓縮空氣在透明空間殼體1內(nèi)流動形成風(fēng)力場，水在透明空間殼體1中 流動會形成水力場，可通過透明空間殼體1觀察一定比例試驗?zāi)Ｐ?0在同時受到風(fēng)力場 和水力場作用時的變化，并且一定比例試驗?zāi)Ｐ?0在水平和豎直方向上的受力均會發(fā)生 變化，可以分別通過水平力傳感器11和豎直力傳感器12讀出一定比例試驗?zāi)Ｐ?0所受 水平力和豎直力的變化情況。為對模型在一定溫度氣流作用下的情況進行研究，還可以 在氣體進口管道4之前安裝溫度調(diào)節(jié)箱18，調(diào)節(jié)進入透明空間殼體1的氣流溫度，從而實 現(xiàn)對試驗?zāi)Ｐ瓦M行不同溫度下的風(fēng)力場試驗。
權(quán)利要求
1.一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于，主要包括透明空間殼體、 氣體進口錐形過渡段、氣體出口錐形過渡段、氣體進口管道、氣體出口管道、一定比例 試驗?zāi)Ｐ?、水平力傳感器、豎直力傳感器、進氣調(diào)節(jié)閥、風(fēng)速儀、儲氣瓶、水進口錐形 過渡段、水出口錐形過渡段、水進口管道、水出口管道、離心泵和水槽，透明空間殼體 分為了兩部分，上部分通過氣體進口錐形過渡段及氣體出口錐形過渡段分別與氣體進口 管道和氣體出口管道相連，下部分通過水進口錐形過渡段和水出口錐形過渡段分別與水 進口管道和水出口管道相連，透明空間殼體內(nèi)裝有水，一定比例試驗?zāi)Ｐ透∮谒妫?定比例試驗?zāi)Ｐ蜕喜颗c水平力傳感器和豎直力傳感器相連，氣體進口管道安裝有進氣調(diào) 節(jié)閥，氣體進口錐形過渡段內(nèi)安裝有風(fēng)速儀，氣體進口管道與儲存壓縮空氣的儲氣瓶相 連，水進口管道與離心泵相連，離心泵從水槽中抽水注入透明空間殼體，水出口管道將 水重新導(dǎo)入水槽中形成一個循環(huán)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于透 明空間殼體為圓柱形、圓錐形或者立方體形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于透 明空間殼體由玻璃或透明塑料材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于透 明空間殼體的上部與下部為轉(zhuǎn)動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于氣 體進口管道前裝有溫度調(diào)節(jié)箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺，其特征在于一 定比例模型是各種輪船、游艇或皮筏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型可視化風(fēng)動力及水動力試驗臺裝置。該裝置包括一個透明空間殼體，透明空間殼體分為兩部分，上部通過氣體進口錐形過渡段及氣體出口錐形過渡段與氣體進口管道和氣體出口管道相連，下部通過水進口錐形過渡段和水出口錐形過渡段與水進口管道和水出口管道相連。透明空間殼體裝有一定量水，試驗?zāi)Ｐ透∮谒妫喜颗c水平力傳感器和豎直力傳感器相連，氣體進口管道裝有進氣調(diào)節(jié)閥，氣體進口錐形過渡段裝有風(fēng)速儀，氣體進口管道與儲氣瓶相連，水進口管道與離心泵相連，離心泵可從水槽抽水進透明空間殼體形成循環(huán)回路。本發(fā)明所涉及的裝置，可直觀顯示試驗?zāi)Ｐ褪艿斤L(fēng)力場和水力場同時作用時的情況及變化，便于與CAE模擬實驗對比分析。
文檔編號G01M9/00GK102023081SQ201010512630
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者丁玉梅, 彭威, 楊衛(wèi)民 申請人:北京化工大學(xué)