CN112834167A - 一种模拟实验循环水槽 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模拟实验循环水槽，包括试验段、引流管路及水泵，其特点是：试验段的进水端连接一整流收缩管路的出水端，试验段的出水端连接一扩张管路的进水端，引流管路至少为两根，且各引流管路围绕试验段对称布置，每根引流管路上各设置水泵。引流管路的出水端与整流收缩管路的进水端连通，引流管路的进水端与所述扩张管路的出水端连通。对称布置的引流管路使水流断面流速不均匀性显著降低，并能够实现对试验段中水流速度的精确调节。试验段两侧对称设置的引流管路与试验段组成循环系统，水泵的电机与引流管路中的可调螺距螺旋桨相连，通过调整螺旋桨转速和螺距，可以实现水流速度及往复运动调节，能够进行流、浪及浪流耦合试验。
Description
技术领域
本发明属于实验装置技术领域，涉及一种在实验室对流体力学、航海模型、洋流模拟等方面的基础理论研究和应用实践所使用的循环水槽，具体说是一种模拟实验循环水槽。
背景技术
循环水槽是水流体力学研究中一种重要试验设备,主要有循环式和重力式两种类型，通过固定试验模型，调整水流流速和环境压力进行试验，主要用于水的空化现象、水弹性、自由液面、舰船运动、水中推进、水利机械等水流体动力学问题的研究，同时也广泛应用于空气动力学基础研究领域。目前的循环水槽受水泵功率限制，流速普遍不高，随着科学技术的发展，船舶、潜艇等都朝着高速的方向发展，循环水槽存在尺度小、流速低的问题，难以模拟出在高速运行环境下的真实工况，并且目前的水槽水流断面存在不均匀性，水流不稳定，对试验结果会造成很大的影响。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种模拟实验循环水槽，通过增加水流管路来增大水泵数量，水流循环管路完全对称分布，既可增大循环水槽的流速，又能有效地解决大尺度循环水槽内外径水流速度不一致的问题，使整个循环过程中的水流更加平稳，更容易实现对试验段中水流精确地调节。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种模拟实验循环水槽, 包括试验段、引流管路及水泵，其特征在于，所述试验段的进水端连接一整流收缩管路的出水端，所述试验段的出水端连接一扩张管路的进水端，所述引流管路至少为两根，且各所述引流管路围绕所述试验段对称布置，每根引流管路上各设置一所述水泵，所述引流管路的出水端与所述整流收缩管路的进水端连通，所述引流管路的进水端与所述扩张管路的出水端连通。
对上述技术方案的改进：所述引流管路分成单层、双层或者多层，每层至少有两根对称布置的引流管路；所述水泵包括电机和可调螺距螺旋桨，所述可调螺距螺旋桨置于所述引流管路中。
对上述技术方案的进一步改进：所述试验段及引流管路横向水平设置，所述引流管路包括中间直管段和两端的C形弯管段，所述模拟实验循环水槽的垂直投影呈“8”字形，所述试验段位于中间位置。
对上述技术方案的进一步改进：所述整流收缩管路包括汇聚段、整流段及收缩段，所述整流段两端分别连通所述汇聚段和收缩段，所述汇聚段的进水端设置进水口，所述汇聚段上的进水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述汇聚段上的进水口连接一根所述引流管路的一端；所述的扩张管路包括扩散段和分散段，所述扩散段的小口径端与所述试验段的出水端连通，所述扩散段的大口径与所述分散段的进水端连通，所述分散段的出水端设置出水口，所述分散段的所述出水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述出水口连接一根所述引流管路的另一端。
对上述技术方案的进一步改进：所述引流管路中间的直管段两端通过法兰与C形弯管段连接，所述整流收缩管路中的收缩段与所述C形弯管段通过法兰连接，所述扩张管路与所述C形弯管段通过法兰连接，所述试验段与所述收缩段采用法兰连接，并加橡胶密封垫片。
对上述技术方案的进一步改进：所述C形弯管段中设置弧形导流板，所述弧形导流板弧度与所述C形弯管段基本一致。
对上述技术方案的进一步改进：所述试验段采用钢化玻璃制成，所述引流管路、整流收缩管路及扩张管路均为不锈钢管制成。
本发明与现有技术相比的优点和积极效果是：
1、本发明的模拟实验循环水槽的试验段位于中间位置，引流管路根据试验水流流量及水流速度需求可分成单层、双层或多层对称布置或者多对引流管路围绕试验段对称布置，每根引流管路上各设置一水泵。通过增加水流管路来增大水泵数量，相较于单管路循环水槽，使得水流速和水流量有显著的提升。一条管路的横截面更小并且所有管路围绕试验段均匀对称布置，可以有效地解决大尺度循环水槽内外径水流速度不一致的问题，使整个循环过程中的水流更加平稳；
2、本发明水槽的试验段两侧完全对称，通过调整可调螺距水泵螺旋桨的螺距，可以使水流实现往复运动，相比于其他水槽，本发明可以实现水流单向流动、往复流动，较普通循环水槽，可以进行波浪试验及浪流耦合试验；
3、其结构设计合理，操作方便，能够实现对试验段中水流精确地调节，更能够满足试验的需要。
附图说明
图1是本发明一种模拟实验循环水槽的俯视图；
图2是本发明一种模拟实验循环水槽的主视图；
图3是本发明一种模拟实验循环水槽中引流管路双层双管布置方式的汇聚段截面示意图；
图4是本发明一种模拟实验循环水槽中引流管路四层双管布置方式的汇聚段截面示意图。
图中：1-法兰、2-C形弯管段、3-弧形导流板、4-汇聚段、5-整流段、5.1-蜂窝整流板、6-收缩段、7-直管段、8-试验段、9-扩散段、10-分散段、11-可调螺距螺旋桨、12-电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1、图2，本发明一种模拟实验循环水槽的实施例, 包括试验段8、引流管路及水泵，所述试验段8的进水端连接一整流收缩管路的出水端，所述试验段8的出水端连接一扩张管路的进水端。引流管路至少为两根，且各所述引流管路围绕所述试验段对称布置。每根引流管路上各设置一所述的水泵，所述引流管路的出水端与所述整流收缩管路的进水端连通，所述引流管路的进水端与所述扩张管路的出水端连通。
进一步地，上述引流管路可以分成单层、双层或者多层围绕试验段对称布置，每层至少有两根对称布置的引流管路。上述的水泵包括电机12和可调螺距螺旋桨11，可调螺距螺旋桨11置于所述引流管路中。
再进一步地，上述试验段8及引流管路横向水平设置，引流管路包括中间直管段7和两端的C形弯管段2，所述模拟实验循环水槽的垂直投影呈“8”字形，试验段8位于中间位置。
具体而言：上述整流收缩管路包括汇聚段4、整流段5及收缩段6，在整流段5内设置蜂窝整流板5.1。整流段5两端分别连通汇聚段4和收缩段6，汇聚段4的进水端设置进水口，汇聚段4上的进水口数量与所述引流管路的数量相同，每一汇聚段4上的进水口连接一根所述引流管路的一端。所述的扩张管路包括扩散段9和分散段10，所述扩散段9的小口径端与试验段8的出水端连通，扩散段9的大口径与所述分散段10的进水端连通，分散段10的出水端设置出水口，分散段10上的出水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述出水口连接一根所述引流管路的另一端。
在具体实施时，本发明模拟实验循环水槽中引流管路可以分为上下两层，每层有两根对称布置的引流管路，图3所示的引流管路为双层双管布置方式的汇聚段4断面图，图2为双层双管的侧视图，双层双管布置为圆管在汇聚段4汇聚成方管。
本发明模拟实验循环水槽中引流管路还可以分为上下四层，每层有两根对称布置的引流管路。图4所示的引流管路为四层双管布置方式的汇聚段4断面图，四层双管布置为四层，在汇聚段4，每条引流管路由圆管变为三角形管，八个三角形管合成一个整流段。
进一步地，上述引流管路中间的直管段7两端通过法兰1与C形弯管段2连接，所述整流收缩管路中的收缩段6与所述C形弯管段2通过法兰1连接，所述扩张管路与所述C形弯管段2通过法兰1连接，试验段8与收缩段6采用法兰1连接，并加橡胶密封垫片。
再一步地，上述C形弯管段2中设置弧形导流板3，弧形导流板3的弧度与C形弯管段2基本一致。
优选地，上述试验段8采用钢化玻璃制成，上述直流段7、整流段5、收缩段6及扩散段9均为不锈钢管制成。
如图1所示，本发明在工作时：每条管路中水泵中的电机12分别驱动可调螺距螺旋桨11，水在管路中循环，能够极大的提高循环水槽的水流速及水流量，能够实现对试验段8中水流精确地调节，更能够满足试验的需要。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟实验循环水槽, 包括试验段、引流管路及水泵，其特征在于，所述试验段的进水端连接一整流收缩管路的出水端，所述试验段的出水端连接一扩张管路的进水端，所述引流管路至少为两根，且各所述引流管路围绕所述试验段对称布置，每根引流管路上各设置一所述水泵，所述引流管路的出水端与所述整流收缩管路的进水端连通，所述引流管路的进水端与所述扩张管路的出水端连通。
2.按照权利要求1所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述引流管路分成单层、双层或者多层，每层至少有两根对称布置的引流管路；所述水泵包括电机和可调螺距螺旋桨，所述可调螺距螺旋桨置于所述引流管路中。
3.按照权利要求1或2所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述试验段及引流管路横向水平设置，所述引流管路包括中间直管段和两端的C形弯管段，所述模拟实验循环水槽的垂直投影呈“8”字形，所述试验段位于中间位置。
4.按照权利要求1或2所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述整流收缩管路包括汇聚段、整流段及收缩段，所述整流段两端分别连通所述汇聚段和收缩段，所述汇聚段的进水端设置进水口，所述汇聚段上的进水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述汇聚段上的进水口连接一根所述引流管路的一端；所述的扩张管路包括扩散段和分散段，所述扩散段的小口径端与所述试验段的出水端连通，所述扩散段的大口径与所述分散段的进水端连通，所述分散段的出水端设置出水口，所述分散段的所述出水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述出水口连接一根所述引流管路的另一端。
5.按照权利要求3所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述整流收缩管路包括汇聚段、整流段及收缩段，所述整流段两端分别连通所述汇聚段和收缩段，所述汇聚段的进水端设置进水口，所述汇聚段上的进水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述汇聚段上的进水口连接一根所述引流管路的一端；所述的扩张管路包括扩散段和分散段，所述扩散段的小口径端与所述试验段的出水端连通，所述扩散段的大口径与所述分散段的进水端连通，所述分散段的出水端设置出水口，所述分散段的所述出水口数量与所述引流管路的数量相同，每一所述出水口连接一根所述引流管路的另一端。
6.按照权利要求3或5所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述引流管路中间的直管段两端通过法兰与C形弯管段连接，所述整流收缩管路中的收缩段与所述C形弯管段通过法兰连接，所述扩张管路与所述C形弯管段通过法兰连接，所述试验段与所述收缩段采用法兰连接，并加橡胶密封垫片。
7.按照权利要求3或5所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述C形弯管段中设置弧形导流板，所述弧形导流板弧度与所述C形弯管段基本一致。
8.按照权利要求6所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述C形弯管段中设置弧形导流板，所述弧形导流板弧度与所述C形弯管段基本一致。
9.按照权利要求1或2所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述试验段采用钢化玻璃制成，所述引流管路、整流收缩管路及扩张管路均为不锈钢管制成。
10.按照权利要求8所述的一种模拟实验循环水槽，其特征在于，所述试验段采用钢化玻璃制成，所述引流管路、整流收缩管路及扩张管路均为不锈钢管制成。
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