本發(fā)明涉及小型模型設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水中試驗通氣模型。

背景技術(shù)：

水中各類航行體等關(guān)鍵部件，由于其工作環(huán)境的復(fù)雜性和強耦合性、運動方程的非線性和邊界條件的復(fù)雜性等特點，水動力學(xué)與運動力學(xué)問題很難用數(shù)學(xué)方法取得解析解，也難以使用仿真方法取得準確的參數(shù)，必須通過各類水中試驗來研究重要現(xiàn)象的形成機理并獲取特征參數(shù)。然而在工程實際中，如果直接采用航行器與關(guān)鍵布局的原型樣機做試驗，往往由于幾何尺寸過大，或者加工難度、材料成本、試驗周期以及試驗難度等問題難以順利進行，因此會考慮采用等比縮小后的相似縮比模型進行試驗測量工作，取代實際研究對象。

由于水洞試驗的工作段普遍尺度較小，為了防止模型堵塞水洞的工作段，因此模型尺度受限制，給模型設(shè)計的內(nèi)部空間安排帶來較大的難度。

近年來，大量的水洞試驗需要將高壓空氣通過管路通入模型，然后從模型的表面的噴氣口將高壓空氣噴入水中。需要通氣的試驗?zāi)Ｐ停瑑?nèi)部要安放通氣管路，且設(shè)置壓力穩(wěn)定空間，在模型內(nèi)部占據(jù)較大的空間，模型內(nèi)部往往同時還要安裝常規(guī)的測力天平、測壓傳感器和信號電纜等，致使模型內(nèi)部空間更為緊張。

國內(nèi)外普遍采用細小的管路通氣，管路從水洞外部通入模型，再貫穿模型內(nèi)部，將氣流送到壓力穩(wěn)定空間，在壓力穩(wěn)定空間內(nèi)存儲管路通氣，然后通過噴氣口將氣體噴出模型表面。由于模型內(nèi)部的空間限制，只能使用直徑較小的通氣管路，因此無法滿足需要大流量通氣或者多路通氣的試驗需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水中試驗通氣模型，該模型利用模型內(nèi)腔體作為壓力穩(wěn)定空間，縮短了模型內(nèi)通氣管路的長度，從而減少了管路占據(jù)空間，而且擴大了內(nèi)部穩(wěn)壓的空間，即提高了模型內(nèi)部空間利用率，又可以滿足較大通氣量的需求。

本發(fā)明的上述目的通過以下方案實現(xiàn)：

一種水中試驗通氣模型，包括主體部分、支撐翼型和管路；主體部分通過支撐翼型固定在外部水洞底板上；管路包括中部放氣引入管、尾部放氣引入管、信號線引入管和示蹤粒子引入管，其中：

主體部分包括頭部、前段、尾支撐套、空化器、通氣孔、后段外套管、六分量天平和噴嘴；其中：頭部與前段相連；前段的另一端與支撐尾段連接；空化器套裝在支撐尾段的外壁上，對模型腔體內(nèi)的氣體進行引流；通氣口是位于支撐外端外壁上的通孔，用于將引流氣體排出；支撐尾段的后端與六分量天平相連；噴嘴通過結(jié)構(gòu)件安裝在六分量天平的后側(cè)；后段外套管為空心殼體，套裝在六分量天平和噴嘴的外側(cè)，所述空心殼體通過結(jié)構(gòu)件與六分量天平之間形成固定支撐連接，在六分量天平的外壁和后段外套管的內(nèi)壁之間形成夾層空間，并在六分量天平和噴嘴之間形成密閉空間，所述密閉空間作為第二壓力穩(wěn)定空間；

支撐翼型的內(nèi)部空腔與前段和尾支撐套的內(nèi)部空腔連通，構(gòu)成第一壓力穩(wěn)定空間；

中部放氣引入管的一端伸入支撐翼型的內(nèi)部空腔，將氣體引入到第一壓力穩(wěn)定空間；尾部放氣引入管和信號線引入管依次經(jīng)過支撐翼型、前段、尾支撐套的內(nèi)部空腔，并經(jīng)過后端外套管和六分量天平之間的夾層空間，伸入第二壓力穩(wěn)定空間；示蹤粒子引入管依次經(jīng)過支撐翼型和前段的內(nèi)部空腔，伸入到頭部的空腔內(nèi)。

上述的水中試驗通氣模型，主體部分還包括連接套，所述連接套套在前段和支撐尾段的外壁上，實現(xiàn)前段與支撐尾段的連接。

上述的水中試驗通氣模型，主體部分還包括放氣后錐管，所述放氣后錐管套裝在支撐尾段的外壁上，位于通氣口之后，對通氣口排出的氣體進行導(dǎo)流。

上述的水中試驗通氣模型，用于產(chǎn)生氣泡的氣體從中部放氣引入管引入第一壓力穩(wěn)定空間，在所述第一壓力穩(wěn)定空間內(nèi)存儲并穩(wěn)定壓力，之后通過空化器后的通氣孔排出。

上述的水中試驗通氣模型，用于尾部噴流的氣體從尾部放氣引入管引入到第二壓力穩(wěn)定空間，進行壓力穩(wěn)定后從噴嘴噴出。

上述的水中試驗通氣模型，供電電纜和信號線從信號線引入管引入，與模型內(nèi)部的測量器件連接，進行供電和信號輸出。

上述的水中試驗通氣模型，用于流動顯示的示蹤粒子通過示蹤粒子引入管引入到頭部內(nèi)，并從頭部的前端流入水中。

上述的水中試驗通氣模型，還包括多孔支架，尾部放氣引入管和信號線引入管通過所述多孔支架固定在六分量天平和噴嘴之間的密閉空間中；其中：所述多孔支架為圓環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)件，所述多孔支架套裝在六分量天平的外壁上，與六分量天平的外壁和后端外套管的內(nèi)壁之間形成支撐性連接，且所述多孔支架沿圓周方向上設(shè)置有通孔，用于尾部放氣引入管和信號線引入管通過。

上述的水中試驗通氣模型，還在多孔支架與后端外套管之間設(shè)置了外軟支撐層，所述外軟支撐層采用纖維材料。

上述的水中試驗通氣模型，還在多孔支架與六分量天平之間設(shè)置了內(nèi)軟支撐層，所述內(nèi)軟支撐層采用纖維材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

(1)、本發(fā)明利用模型內(nèi)腔體作為壓力穩(wěn)定空間，縮短了模型內(nèi)通氣管路的長度，從而減少了管路占據(jù)空間，而且擴大了內(nèi)部穩(wěn)壓的空間，即提高了模型內(nèi)部空間利用率，又可以滿足較大通氣量的需求；

(2)、本發(fā)明的通氣管路分為中部放氣引入管和尾部放氣引入管，實現(xiàn)前后分口通氣，可以有效解決小型水洞試驗中多路通氣管路過于密集的問題；

附圖說明

圖1為本發(fā)明水中試驗通氣模型的縱軸面剖視圖；

圖2為本發(fā)明水中試驗通氣模型的橫截面剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述：

本發(fā)明的水中試驗通氣模型為航行體等比縮小后的相似縮比模型，用于進行航行體的水洞試驗，主要包括主體部分1、支撐翼型2和管路3。

(一)主體部分

如圖1所示的縱軸面剖視圖，本發(fā)明提供的水中試驗通氣模型的主體部分1由頭部101、前段102、連接套103、尾支撐套104、空化器105、通氣孔106、放氣后錐管107、后段外套管108、六分量天平109、噴嘴110構(gòu)成。

其中，頭部101與前段102相連，前段102的另一端通過連接套103與支撐尾段104連接，即連接套103套在前段102和支撐尾段104的外壁上，實現(xiàn)這兩部的連接；空化器105套裝在支撐尾段104的外壁上，對模型腔體內(nèi)的氣體進行引流，使這些氣體從位于空化器后段的通氣口106排出；放氣后錐管107套裝在支撐尾段104的外壁上，位于通氣口106之后，對通氣口106排出的氣體進行導(dǎo)流；支撐尾段104的后端與六分量天平109相連；噴嘴110通過結(jié)構(gòu)件安裝在六分量天平109的后側(cè)；后段外套管108為空心殼體，套裝在六分量天平109和噴嘴110的外側(cè)，該空心殼體通過結(jié)構(gòu)件與六分量天平109之間形成固定支撐連接，從而在六分量天平109的外壁和后段外套管108的內(nèi)壁之間形成夾層空間，并在六分量天平109和噴嘴110之間形成密閉空間。

在主體部分中，頭部101的內(nèi)部腔體中可以引入示蹤粒子，并可以將該示蹤粒子從頭部101的前端引入到水中；另外，主體部分的前端102和支撐尾段104的內(nèi)部空腔可以用于放置管路，并作為氣體的壓力穩(wěn)定空間；后端外套管108和六分量天平109之間的夾層空間也可以用于放置管路；而六分量天平109和噴嘴110之間的密閉空間可以作為氣體的壓力穩(wěn)定空間。

(二)支撐翼型

如圖1所示，水中試驗通氣模型的主體部分1通過支撐翼型2固定在外部水洞底板4上。其中，該支撐翼型2的內(nèi)部空腔與主體部分1的內(nèi)部腔體連通，可以用于放置通氣管路，并作為氣體的壓力穩(wěn)定空間。

其中，支撐翼型2、前段102和尾支撐套104的內(nèi)部空腔構(gòu)成第一壓力穩(wěn)定空間；而六分量天平109和噴嘴110之間的密閉空間構(gòu)成第二壓力穩(wěn)定空間。

(三)管路

在本發(fā)明的水中試驗通氣模型中，管路3包括中部放氣引入管301、尾部放氣引入管302、信號線引入管303和示蹤粒子引入管304，各種管路可以包括多根管道。

中部放氣引入管301的一端伸入支撐翼型2的內(nèi)部空腔，將用于產(chǎn)生氣泡的氣體引入支撐翼型2的內(nèi)部內(nèi)部空腔，該氣體第一壓力穩(wěn)定空間內(nèi)存儲并穩(wěn)定壓力，之后通過空化器105進行引流后從通氣孔106排出。

尾部放氣引入管302和信號線引入管303依次經(jīng)過支撐翼型2、前段102、尾支撐套104的內(nèi)部空腔，并經(jīng)過后端外套管108和六分量天平109之間的夾層空間，伸入第二壓力穩(wěn)定空間。其中，尾部放氣引入管302將用于尾部噴流的氣體到六分量天平109和噴嘴110之間的密閉空間中進行壓力穩(wěn)定，之后該氣體從噴嘴110噴出；而信號線引入管303用于引入供電電纜和信號線，為模型內(nèi)部的測量器件進行供電和信號輸出，這些測量器件主要包括六分量天平109和內(nèi)部傳感器等。

如圖2所示，兩根尾部放氣引入管302和兩根信號線引入管303通過多孔支架501固定在六分量天平109和噴嘴110之間的密閉空間中，其中該多孔支架501為圓環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)件，該多孔支架套裝在六分量天平109的外壁上，與六分量天平109的外壁和后端外套管108的內(nèi)壁形成支撐性連接，且該多孔支架沿圓周方向上設(shè)置有通孔，用于管路通過。為了避免管路將模型受到的壓力傳遞到六分量天平109上，本發(fā)明在多孔支架501與后端外套管108之間設(shè)置了外軟支撐層502；為了避免管路將自身的拉伸受力傳遞到六分量天平109上，本發(fā)明在多孔支架501與六分量天平109之間設(shè)置了內(nèi)軟支撐層503。其中，外軟支撐層502和內(nèi)軟支撐層503采用多股纖維材料，如尼龍等耐磨化纖材料。

示蹤粒子引入管304依次經(jīng)過支撐翼型2和前段102的內(nèi)部空腔，將用于流動顯示的示蹤粒子通入到頭部101內(nèi)，并從頭部101的前端流入水中。

以上所述，僅為本發(fā)明一個具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。