一種用于水池的多功能播氣核裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種用于水池的多功能播氣核裝置。包括空氣壓縮機、加壓摻氣罐、控制系統和播核裝置，空氣壓縮機由控制系統控制，播核裝置包括安裝在水池底部可升降的假底上的主播核裝置和安裝在水池的側壁處的輔播核裝置，空氣壓縮機通過布置在加壓摻氣罐不同位置的多個管道向加壓摻氣罐內加壓充氣，加壓摻氣罐通過管路與主播核裝置布置和輔播核裝置相連，管路上設置閥門、流量計和水泵，水池內設置測核儀。本發(fā)明滿足在試驗室條件下的單位體積內氣核相同的要求，使得在各類縮比氣泡類試驗中獲得更準確的載荷，進而更廣泛的在船舶與海洋工程領域里應用。
【專利說明】—種用于水池的多功能播氣核裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是用于船舶與海洋工程公的試驗裝置，具體來說是一種適用于半開放水域的，可適應造流、造波等復雜試驗條件的多功能播氣核裝置。
【背景技術】
[0002]空化及空泡現象廣泛的存在與船舶與海洋領域，在螺旋槳、高速滑行艇運動過程中空化現象是氣核在低壓場作用下起始、發(fā)育和潰滅的過程?？张莸钠鹗?、發(fā)育及潰滅過程與初始時刻水流中自由氣核的數量及尺度有關。
[0003]在船舶與海洋工程領域內，縮比試驗中為保證縮比模型與實物之間的空化相似，需滿足空泡數相等和相似體積內的氣核數相等。在實驗室條件下易于實現空化數的相似；在實驗室條件下為實現氣核數相等，縮比試驗中水體中氣核密度需要為實際水體中的入3倍，該條件在空泡水筒中已有應用。水體中初始氣核數直接影響到空化初生的位置及空泡的尺度，進而直接影響到載荷的準確性。在各類空泡類試驗中，滿足縮比試驗中初始氣核數相同，對準確的模擬實際載荷具有十分重要的意義。
[0004]近些年來，越來越多的水中空泡類試驗在水池中進行，如大型船舶的螺旋漿敞水試驗、高速航行體的出水及入水試驗、高速滑行艇的水動力試驗，這些試驗中均涉及到水池內縮比模型周圍的氣核數相等問題。許多試驗中還會涉及到造波、造流等海洋環(huán)境的模擬，復雜的試驗條件對播氣核裝置及技術提出的新的挑戰(zhàn)。這種條件下，對一種適用于水池等半開放水域的播氣核裝置的需求愈加迫切。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可靠的、適用于各類水池試驗條件下的用于水池的多功能播氣核裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現的:
[0007]包括空氣壓縮機1、加壓摻氣罐2、控制系統9和播核裝置，空氣壓縮機I由控制系統9控制，所述播核裝置包括安裝在水池11底部可升降的假底上的主播核裝置7和安裝在水池11的側壁處的輔播核裝置8，空氣壓縮機I通過布置在加壓摻氣罐2不同位置的多個管道向加壓摻氣罐2內加壓充氣，加壓摻氣罐2通過管路5與主播核裝置布置7和輔播核裝置8相連，所述管路5上設置閥門3、流量計4和水泵6，水池11內設置測核儀10。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、主播核裝置布置7和輔播核裝置8各包括一組上面分布有小孔的播核管，在播核管的小孔處安裝有播核噴嘴，所述播核噴嘴的末端為一個截面逐漸減小的環(huán)狀腔體，飽和含氣量的水在腔體內速度逐漸增大，同時流體壓力下降，溶解在過飽和水中的空氣逐漸逸出形成微型氣泡。
[0010]2、主播核裝置布置7和輔播核裝置8共用一套空氣壓縮機1、加壓摻氣罐2和控制系統9。[0011]本發(fā)明的主要特征為:
[0012](I)空氣壓縮機及加壓摻氣罐產生試驗所需攜帶氣核的過飽和水
[0013]對試驗水域內的播核及摻核過程是通過溶解有氣體的過飽和水的方式實現的?？諝鈮嚎s機增加加壓摻氣罐內的壓力，使加壓摻氣罐中氣體溶解在水中，空氣壓縮機會源源不斷的將空氣壓縮到加壓摻氣罐內，高壓使得充足的空氣不斷溶解進水中，形成過飽和水。在實際應用過程中可根據試驗水域的大小及溫度因素計算得到空氣壓縮機的功率即減壓罐的尺度?？諝鈮嚎s機通過布置在加壓摻氣罐不同位置的多個管道向加壓摻氣罐內加壓充氣，以保證氣體充分溶解。
[0014](2)播核裝置將過飽和水轉化為微氣核
[0015]為了產生試驗所需尺度的氣核，達到各類縮比試驗的要求，需要播核裝置將過飽和水轉化成相應氣核尺度氣核后進行播核。播核噴嘴末端為一個截面逐漸減小的環(huán)狀腔體，飽和含氣量的水在腔體內速度逐漸增大，同時流體壓力下降，這樣溶解在過飽和水中的空氣逐漸逸出形成微型氣泡，在新形成的空泡表面上將進一步發(fā)生氣體的交換，水中的溶解氣體將繼續(xù)滲入空泡腔內，這樣空泡腔中的氣體是水蒸汽和溶解于水中的氣體成分的混合物。在空泡腔的末端將發(fā)生周期性的大氣團的脫落，脫落的大氣團發(fā)生潰滅產生小氣團，小氣團進一步潰滅產生更小的氣泡，經如此多次的潰滅，在其出口處將產生大量的微氣泡。
[0016](3)適應不同試驗條件的主、輔播氣核裝置及方法
[0017]本發(fā)明包括主、輔兩套播核裝置，空氣壓縮機及加壓摻氣罐為兩者共用。主播核裝置布置在水池底部可升降的假底上，輔播核裝置布置在水池的造流管路末端的側壁處。
[0018]①當水池試驗中不需要剪切流時，開啟主播氣核裝置，關閉輔播氣核裝置?？諝鈮嚎s機使氣體溶于水中，形成過飽和水。布置在假底上的氣核發(fā)生器隨著假底的緩慢下降，并不斷的向水域中注入氣核，使試驗水域的氣核數不斷增加，同時需配備水泵、流速計、氣核分析儀等觀測設施，用來輔助播氣核裝置正常工作運行，直至試驗水域的氣核數滿足要求后停止播核，進行相應的水池試驗。這樣可以隨著假底的下落可使整個水域內的氣核分布更加均勻，整個播核過程更加迅速。
[0019]②當水池試驗中需要制造流時，開啟輔播氣核裝置，關閉主播氣核裝置。同樣空氣壓縮機將空氣溶于水中，形成過飽和水。布置在水池側壁的播核裝置開始工作，并不斷的向水域注入氣核，使該水域的氣核數不斷增加，摻有大量氣核水在流的裹挾下向試驗水域運動，一定時間后，整個循環(huán)系統的氣核數可達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，然后進行相應的水池試驗。輔播核裝置可對主氣核裝置進行必要的補充，可實現水池造流裝置開啟后實現播核功能。輔播核裝置在水池兩側的均有布置，播核裝置分層布置，每層均有單獨的閥門，通過控制各列播核裝置的閥門開啟與否，可實現在對流、剪切流等復雜試驗條件下的播核。
[0020]本發(fā)明可滿足在半開放水域試驗中初始氣核相同的需求,通過向水域內播種過飽和水的形式改變試驗條件下的水體內的氣核數量，同時其主輔播核系統的布置可實現復雜試驗狀態(tài)下的播核，主播核系統可實現在正常狀況下的播核功能，輔播核系統可滿足在造波、造流狀態(tài)等復雜狀況下的播核。滿足在試驗室條件下的單位體積內氣核相同的要求，使得在各類縮比氣泡類試驗中獲得更準確的載荷，進而更廣泛的在船舶與海洋工程領域里應用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的系統示意圖。
[0022]圖2為主播核裝置的俯視面。
[0023]圖3為播核噴嘴的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0025]結合圖1，本發(fā)明的用于水池的多功能播氣核裝置包括:空氣壓縮機I ;加壓摻氣罐2 ;閥門3 ;流量計4 ;管路5 ;水泵6 ;主播核裝置7 ;輔播核裝置8 ;控制系統9 ;測核儀10;水池11?？諝鈮嚎s機I由控制系統9控制，主播核裝置安裝在水池11底部可升降的假底上，輔播核裝置8安裝在水池11的側壁處，空氣壓縮機I通過布置在加壓摻氣罐2不同位置的多個管道向加壓摻氣罐2內加壓充氣，加壓摻氣罐2通過管路5與主播核裝置布置7和輔播核裝置8相連，閥門3、流量計4和水泵6設置在管路5上，測核儀10設置水池11內。
[0026]結合圖2和圖3，主播核裝置布置7和輔播核裝置8各包括一組上面分布有小孔的播核管，在播核管的小孔處安裝有播核噴嘴，所述播核噴嘴的末端為一個截面逐漸減小的環(huán)狀腔體，飽和含氣量的水在腔體內速度逐漸增大，同時流體壓力下降，溶解在過飽和水中的空氣逐漸逸出形成微型氣泡。
[0027]試驗之前根據所需條件確定所用的摻核裝置(無流時選取主摻核裝置7、有流時選取輔摻核裝置8)，開啟控制系統9，空氣壓縮機I將高壓空氣壓至加壓摻氣罐2中，通過閥門3及流量計4控制播核裝置的開閉及流量大小；過飽和水被水泵6加壓，通過管路5流至播氣核裝置7或8 ;在播核裝置處，過飽和水通過管路12到達漸大腔體13處，過飽和水內空氣通過轉化成氣核后，播至試驗水域。
[0028]測核儀10將試驗水域的氣核密度反饋至控制系統9，試驗水域氣核密度達到試驗的要求后，進行水池試驗。
【權利要求】
1.一種用于水池的多功能播氣核裝置，包括空氣壓縮機(I)、加壓摻氣罐(2)、控制系統(9)和播核裝置，空氣壓縮機(I)由控制系統(9)控制，其特征是:所述播核裝置包括安裝在水池(11)底部可升降的假底上的主播核裝置(7)和安裝在水池(11)的側壁處的輔播核裝置(8)，空氣壓縮機(I)通過布置在加壓摻氣罐(2)不同位置的多個管道向加壓摻氣罐(2 )內加壓充氣，加壓摻氣罐(2 )通過管路(5 )與主播核裝置布置(7 )和輔播核裝置(8 )相連，所述管路(5)上設置閥門(3)、流量計(4)和水泵(6)，水池(11)內設置測核儀(10)。
2.根據權利要求1所述的一種用于水池的多功能播氣核裝置，其特征是:主播核裝置布置(7)和輔播核裝置(8)各包括一組上面分布有小孔的播核管，在播核管的小孔處安裝有播核噴嘴，所述播核噴嘴的末端為一個截面逐漸減小的環(huán)狀腔體，飽和含氣量的水在腔體內速度逐漸增大，同時流體壓力下降，溶解在過飽和水中的空氣逐漸逸出形成微型氣泡。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于水池的多功能播氣核裝置，其特征是:主播核裝置布置(7)和輔播核裝置(8)共用一套空氣壓縮機(I)、加壓摻氣罐(2)和控制系統(9)。
【文檔編號】G01M10/00GK103592129SQ201310563591
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】孫龍泉, 趙蛟龍, 姚熊亮, 張楊, 張忠宇, 趙珂, 姜濱, 孫超 申請人:哈爾濱工程大學