本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種用于測(cè)量船模周?chē)鷼庖簝上嗔鳉馀輩?shù)的測(cè)量裝置，包括水平導(dǎo)軌支架、坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)、豎直滑軌、密閉激光系統(tǒng)、導(dǎo)向桿、船模、多節(jié)伸縮桿、多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)、滾子軸承、高速相機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；水平導(dǎo)軌支架連接坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)；豎直滑軌與中間的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)連接，下端再連接密閉激光系統(tǒng)；多節(jié)伸縮桿與兩側(cè)的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)連接，下端再與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接；高速相機(jī)通過(guò)滾子軸承與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接；水平導(dǎo)軌支架下部還與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿下端安裝船模。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可隨意調(diào)節(jié)兩個(gè)相機(jī)的位置，從而測(cè)量不同位置的氣泡參數(shù)；調(diào)整激光強(qiáng)度和相機(jī)角度，避免測(cè)量時(shí)因光線(xiàn)不足以外界雜光的干擾使拍攝的氣泡原始圖像失真，產(chǎn)生誤差。誤差。誤差。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置
[0001]本專(zhuān)利技術(shù)屬于船舶繞流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
，具體涉及一種氣液兩相流氣泡參數(shù)測(cè)量裝置。
技術(shù)介紹
[0002]自然狀態(tài)下，由于波浪翻卷破碎、雨水沖擊等原因，有一部分空氣溶于海水中，以致在靠近海平面的海水中存在可以長(zhǎng)時(shí)間保留的微氣泡層，其次，船舶航行時(shí)，船艏的興波與船體表面相互作用會(huì)發(fā)生波浪的翻卷破碎，所產(chǎn)生的“白水”會(huì)包裹在船舶周?chē)诖w與水體之間形成一個(gè)大范圍的水氣泡混合流域，并會(huì)在船尾后方延伸至極遠(yuǎn)位置，它的存在改變了船體的聲學(xué)和光學(xué)特征，并可能對(duì)其阻力特性產(chǎn)生影響，由于水中氣泡具有浮動(dòng)、透明、分解等特性，并且呈球形，這使得準(zhǔn)確測(cè)量氣泡的尺度分布非常困難。因此，能準(zhǔn)確測(cè)量船舶周?chē)鲌?chǎng)中氣泡的各種參數(shù)非常重要。
[0003]目前，對(duì)于船模周?chē)鲌?chǎng)氣泡分布及變化情況的測(cè)量方法主要有電導(dǎo)探針?lè)ā⒐鈱?dǎo)探針?lè)ā⒉顗悍āｋ妼?dǎo)探針?lè)ㄊ峭ㄟ^(guò)將電導(dǎo)探頭(含兩個(gè)探針)放置在流場(chǎng)中被測(cè)點(diǎn)處，氣泡在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被探針穿過(guò)，使測(cè)量電路中產(chǎn)生兩個(gè)具有時(shí)間間隔的脈沖信號(hào)，通過(guò)信號(hào)可以獲得經(jīng)過(guò)探頭的氣泡數(shù)量、速度。但是由于探針的存在會(huì)干擾流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，使測(cè)量結(jié)果存在誤差，其次只能單點(diǎn)測(cè)量流場(chǎng)中某一位置的氣泡，不能獲得整個(gè)流場(chǎng)氣泡的尺寸分布及運(yùn)動(dòng)。光導(dǎo)探針?lè)ㄊ歉鶕?jù)液相與氣相對(duì)光的折射率不同，使光電傳感器輸出不同的電信號(hào)，從而測(cè)得探針位置的局部含氣率。但是該方法同樣由于探針的存在也會(huì)干擾流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不能測(cè)量氣泡的尺寸及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。壓差法是依據(jù)伯努利方程，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同高度之間的壓差，計(jì)算被測(cè)段氣液混合相的平均密度，從而得到該段的含氣率。該方法測(cè)量參數(shù)單一，無(wú)法測(cè)量氣泡的數(shù)量、位置及尺寸，而且只能用于被測(cè)流場(chǎng)范圍較小的情況，不適用于像船模周?chē)鲌?chǎng)這種大范圍氣泡的測(cè)量。
[0004]綜上所述，當(dāng)前的船模周?chē)鲌?chǎng)氣泡測(cè)量方法中，仍存在一些不足之處：(1)探針的存在干擾被測(cè)流場(chǎng)，使測(cè)量精度不高；(2)對(duì)氣泡參數(shù)的測(cè)量不全面，只能測(cè)量流場(chǎng)中某一位置的氣泡；(3)被測(cè)范圍較窄，不能獲得全流場(chǎng)的氣泡參數(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種用于測(cè)量船模周?chē)鷼庖簝上嗔鳉馀輩?shù)的測(cè)量裝置。
[0006]本專(zhuān)利技術(shù)的目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007]一種氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置，包括水平導(dǎo)軌支架、坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)、豎直滑軌、密閉激光系統(tǒng)、導(dǎo)向桿、船模、多節(jié)伸縮桿、多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)、滾子軸承、高速相機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0008]所述水平導(dǎo)軌支架下部連接坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)；
[0009]所述中間的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)與豎直滑軌連接，豎直滑軌下端連接密閉激光系統(tǒng)，密閉激光系統(tǒng)通過(guò)豎直滑軌進(jìn)行高度調(diào)節(jié)；
[0010]所述兩側(cè)的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)與多節(jié)伸縮桿連接，多節(jié)伸縮桿下端與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，高速相機(jī)通過(guò)滾子軸承與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，實(shí)現(xiàn)高速相機(jī)的水平位置和高度的調(diào)節(jié)，同時(shí)可以在水平面內(nèi)進(jìn)行360
°
旋轉(zhuǎn)；
[0011]所述高速相機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；
[0012]所述水平導(dǎo)軌支架下部還與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿下端安裝船模，導(dǎo)向桿使船模隨著整個(gè)測(cè)量裝置一起運(yùn)動(dòng)。
[0013]進(jìn)一步地，所述高速相機(jī)通過(guò)滾子軸承可以在豎直平面進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述密閉激光系統(tǒng)包括密閉外殼和脈沖激光器；所述脈沖激光器位于密閉外殼內(nèi)部，脈沖激光器與被測(cè)流場(chǎng)平面在同一水平面上。
[0015]本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果在于：
[0016]與現(xiàn)有氣液兩相流氣泡測(cè)量技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)能夠用于船舶拖曳水池中船模周?chē)鷼庖簝上嗔鳉馀輩?shù)的測(cè)量，測(cè)量范圍廣、精度高、易調(diào)節(jié)。一方面可以根據(jù)測(cè)量需求，隨意調(diào)節(jié)兩個(gè)相機(jī)的位置，從而測(cè)量不同位置的氣泡參數(shù)。另一方面可以靈活的調(diào)整激光強(qiáng)度和相機(jī)角度，避免在測(cè)量時(shí)因光線(xiàn)不足以及外界雜光的干擾使拍攝的氣泡原始圖像失真，產(chǎn)生誤差。
附圖說(shuō)明
[0017]圖1為本專(zhuān)利技術(shù)氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本專(zhuān)利技術(shù)氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置的支架部分示意圖；
[0019]圖3為本專(zhuān)利技術(shù)氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
具體實(shí)施方式
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步描述。
[0021]需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中間”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“兩端”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該技術(shù)產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本技術(shù)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本技術(shù)的限制。
[0022]在本技術(shù)的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本技術(shù)中的具體含義。
[0023]根據(jù)圖1至圖3，一種氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置，包括水平導(dǎo)軌支架1、坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2、豎直滑軌3、密閉激光系統(tǒng)4、導(dǎo)向桿5、船模(6、多節(jié)伸縮桿7、多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、滾子軸承9、高速相機(jī)10、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)11；所述水平導(dǎo)軌支架1與坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2相連接，所述坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2可以沿著水平導(dǎo)軌支架1左右移動(dòng)，所述坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2上裝有可以上下移動(dòng)的豎直導(dǎo)軌3，所述的豎直滑軌3下端固定連接著密閉激光系統(tǒng)4。所述水平導(dǎo)軌支架1還與導(dǎo)向桿5固定連接，所述導(dǎo)向桿5下端安裝有船模6，通過(guò)導(dǎo)向桿5可以使船模6隨著整個(gè)測(cè)量系
統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)。
[0024]所述兩側(cè)的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2與多節(jié)伸縮桿7連接，所述多節(jié)伸縮桿7下端安裝多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)8，所述多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)8通過(guò)滾子軸承9與高速相機(jī)10相連，所述兩臺(tái)高速相機(jī)10拍攝視角相互垂直，所述多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)8可以在水平面內(nèi)進(jìn)行360
°
旋轉(zhuǎn)，所述高速相機(jī)10通過(guò)滾子軸承9可以在豎直平面進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。所述高速相機(jī)10采集的圖片通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)11中進(jìn)行處理、分析。
[0025]所述密閉激光系統(tǒng)4包括密閉外殼41和脈沖激光器42，所述脈沖激光器42放置于密閉外殼41內(nèi)部，所述脈沖激光器42與被測(cè)流場(chǎng)平面在同一水平面上。
[0026]本專(zhuān)利技術(shù)的原理或使用方法如下：將本裝置放置在船模拖曳水池的拖車(chē)上，通過(guò)豎直滑軌3將水平導(dǎo)軌支架1調(diào)至到一定高度處，通過(guò)坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)2將多節(jié)伸縮桿7移動(dòng)到適當(dāng)?shù)乃轿恢茫ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)多節(jié)伸縮桿7，將高速相機(jī)10調(diào)整到需要測(cè)量的平面，然后使用多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)8和滾子軸承9調(diào)整高速相機(jī)10的拍攝角度。通過(guò)豎直滑軌3將密閉激光系統(tǒng)4放置在待測(cè)流場(chǎng)平面，使脈沖激光器42的發(fā)出的激光平面與被測(cè)流場(chǎng)在同一水平上，最后使用棋盤(pán)格標(biāo)定板對(duì)高速相機(jī)10進(jìn)行標(biāo)定。調(diào)節(jié)好以上儀器，啟動(dòng)拖車(chē)，水平本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種氣液兩相流氣泡測(cè)量裝置，其特征在于：包括水平導(dǎo)軌支架(1)、坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)(2)、豎直滑軌(3)、密閉激光系統(tǒng)(4)、導(dǎo)向桿(5)、船模(6)、多節(jié)伸縮桿(7)、多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)、滾子軸承(9)、高速相機(jī)(10)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(11)；所述水平導(dǎo)軌支架(1)下部連接坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)(2)；所述中間的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)(2)與豎直滑軌(3)連接，豎直滑軌(3)下端連接密閉激光系統(tǒng)(4)，密閉激光系統(tǒng)(4)通過(guò)豎直滑軌(3)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)；所述兩側(cè)的坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)(2)與多節(jié)伸縮桿(7)連接，多節(jié)伸縮桿(7)下端與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)連接，高速相機(jī)(10)通過(guò)滾子軸承(9)與多自由度旋轉(zhuǎn)臺(tái)(8)連接，實(shí)現(xiàn)高速相機(jī)(10)的水平位置和高...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓陽(yáng)，吳延園，郭春雨，葉禮裕，王崇磊，汪永號(hào)，叔渤洋，于法軍，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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