高速拖曳水槽水动力特性及尾空化实验研究

介绍了作者发明的一种新型的窄通道高速拖曳水槽,对不同头型的方形及圆形截面的模型进行了高速拖曳实验,实验模型的最大速度可达约18m/s。通过高速摄影仪进行实时记录,对模型的运动特性以及空化尾迹特性进行了研究。实验结果显示,圆形截面模型的速度曲线更加稳定;对于方形截面的模型,头型为90°角的模型加速性能最好。

基于激光跟踪仪的拖曳水槽车速动态校准

针对拖曳水槽测速轮静态标定后动态使用可能导致系统偏差的问题,提出一种基于激光跟踪仪的拖曳水槽车速动态校准方法。首先对激光跟踪仪的测速偏差进行了校准和修正,然后利用其开展了拖曳水槽车速动态校准研究;比较了水槽测速轮系统动态校准和静态校准的差异,发现采用测速轮系统在低车速下示值偏低,建议不同车速下采用不同的编码器系数;分析了车速稳定性和测速轮动态性能对校准结果的影响,探讨了实际情况下校准不确定度的评估方法。

拉格朗日剖面法在拖曳水槽涡系演化中的应用

传统研究方法对于拖曳水槽中的旋涡涡系演化实验,通常水槽的横流面使用激光片光,并对CCD相机拍摄的时间序列下的旋涡运动图像进行分析,但此类研究方法只局限于研究涡系的平面运动.为能从三维空间对于复杂旋涡的演化过程形成进一步的认识,文中提出了一种提取、重构三维复杂涡系的新方法:拉格朗日剖面法,即在基于流场描述的拉格朗日方法下,利用拍摄到的旋涡运动照片,结合伽利略变换和Matlab软件的图像处理技术,编写代码,确定颜色阈值,将流显图片转化为相应数字图像,并提取拖车运动速度与相机拍摄间隔时间重构涡系在时间维度上的相对位置,将二维平面图像转换到三维尺度中,刻画出旋涡的空间演变形态.本方法对直观认识复杂三维涡系演化现象,分析涡系干扰、演变机理具有一定价值,与常规研究尾涡空间演变的方法相比,具有性价比高的特点.

基于拖曳水槽流速校准装置的ADV性能测试

为了考察声学多普勒流速仪(ADV)的时均流速测量能力,特别是在低流速测量时的性能,利用自主搭建的高精度拖曳水槽流速装置,以SonTek 16MHz MicroADV为例进行了流速校准实验,测试了不同速度下的流速示值误差,分析了信号强度、采样频率等因素对其测速能力的影响。试验结果表明,高频采样下信号强度满足15 dB以上时,Micro ADV时均流速测量准确度可以达到实测值的1%且不低于2.5 mm/s,并在低流速条件下也具有较好的测量能力;采样频率的增加,对其时均流速测量能力有一定的减弱,采样频率大于10 Hz时,时均流速测量准确度超出宣称指标的可能性增加。

拖曳式水槽模拟实验系统及实验验证

对大气环境进行研究时主要有三种手段:物理模拟、数值模拟和现场实测。其中,物理模拟的方法除了风洞实验之外,近年来不断发展的还有水槽模拟实验。为了完善水槽模拟实验方法,中国辐射防护研究院建成了国内大型环境模拟拖曳水槽及配套测试设备。本文介绍该实验装置的结构、性能与特点,并通过初步实验,证明该实验装置在对污染物在大气环境中迁移扩散的模拟具有一定的有效性。

基于微纳气泡示踪的拖曳法ADCP流速测试

声学多普勒剖面流速仪(ADCP)设备在水文领域保有量大、应用广,但如何对其进行量值溯源,确保现场测量数据准确可靠是用户非常关注的问题。分析ADCP的测试现状,阐述ADCP的6个测试参数,分析出流速测试是核心;利用微纳气泡作为示踪粒子,尝试解决静止水体无反射粒子的问题,为ADCP流速测试提供支撑;以TRDI的WHR600-1型ADCP为例,说明ADCP流速测试过程和试验数据处理方法。得出微纳米气泡是ADCP拖曳水槽水跟踪测试较好的示踪物质,进而实现ADCP水跟踪流速测试。为拖曳水槽ADCP测试改造建设提供技术思路,并给出实验室测试建议。

静水拖曳法电磁流速仪校准方法

利用搭建的高精度静水拖曳法流速标准装置,对JFE公司ACM3-RS电磁流速仪的流速测量能力进行了实验研究。考察了该流速仪的零点特性,以拖车车速为标准测试了不同速度下流速仪的示值误差,并分析了不同入水深度对测量结果的影响。实验结果表明,流速低于1600 mm/s时该流速仪具有良好的线性和重复性,示值误差能够优于2%或5 m/s,在流速更高时需重新标定;该流速仪存在明显的零点漂移现象,实际应用中需及时修正;淹没深度对流速仪测量结果有明显影响,建议应用前考虑实际淹没深度进行校准。

大气扩散的水槽模拟与浓度场测量方法研究

为了深入探索大气扩散对环境的影响,探讨其各种现象的本质机理,又尽量减少客观制约因素,应建立各类模拟方法,物理模拟是其中很重要的一环。众所周知,物理模拟必然存在许多假设条件和制约因素。水作为流体介质的一种,可以在一定程度上替代空气介质进行大气扩散的物理模拟,与环境风洞实验及其他模拟手段形成互补。本文针对拖曳式水槽的物理模拟手段进行深入探究,利用平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,以下简称PLIF)建立了一套适用于大气扩散拖曳式水槽模拟的浓度场定量测量方法,并初步用于简单标准体附近的污染物扩散研究。结果表明,该方法能够模拟一定情况下的大气扩散,并能得出不同的大气条件对污染物浓度分布的影响。

二维街谷地面加热引起的流场特征的水槽实验研究(英)

利用拖曳式水槽,采用激光粒子成像速度场测量系统(PIV),模拟了街谷存在地面加热时流场特征;讨论了环境风场对其的影响。我们发现在静风条件下,街谷中环流完全由热力驱动,对流活动可伸展至街谷上方;在建筑物层顶以上,也可发现水平和垂直方向的运动。这些对流活动有助于基本风场为零时,街谷内外动量和物质的交换。当街谷较宽时,对流形成的涡旋可能为两个以上,形态较为复杂并随时间变化,当街谷变窄时,涡旋蜕化成只有一个。当有弱环境风场存在时,街谷中的对流呈现为一个主涡旋,随着风速增加,涡旋形状更加规则,其中心并向下风向移动。

六片式拖网性能的研究

利用１／７比例的网具模型，在拖曳水槽中对六片式拖网进行水槽试验。得出网口高度公式为：Ｈ—０．１２１ＣＶ－０．８１１。网具阻力公式为：同时得出力纲上装配浮子能提高网口高度３．６％．上中纲与上纲长度之比不能大于０．１４０，上边纲长度可大于相对应的力纲３．３％等设计网具数据。

国外水洞试验设备建设研究综述

水洞是水流体动力学研究的主要试验设备,也是空气动力学基础研究的辅助设备。在概述水和空气物理特性差异的基础上,归纳了不同用途水洞的主要形式、特点;介绍了3种有代表性的水流体试验设备,为国内水流体试验设备和空气动力基础研究设备发展提供参考。

地面效应作用下翼尖涡特性的PIV实验研究

完成了NACA23012机翼地面效应条件下翼尖涡结构及升阻力特性实验。实验在拖曳水槽中模拟机翼的飞行状态,获得了在多种飞行高度、0°攻角时机翼在水平地面和正弦波浪地面附近的升/阻力、翼尖涡流场的变化规律,对比分析了水平地面和波浪地面附近翼尖涡速度、涡量分布的区别及其可能对机翼升/阻力造成的影响。实验结果表明:即使在正弦波浪地面附近,随着机翼逐渐靠近地面,升力逐渐减小至负升力,翼尖涡的强度亦发生相应变化;尤其是在小间隙比、负升力情况下,翼尖涡的旋转方向产生了改变;流场结构不仅受机翼距地面高度影响,也随着波浪地面与机翼瞬时所处位置构成的相对相位关系的不同而变化,并且涡量沿波浪地面运动的变化呈现周期性,但变化规律并不符合正弦周期,主要原因在于波浪地形与下翼面所构成的流道形状及狭窄程度的周期性变化对翼尖涡流场结构的发展和演化产生不同程度的抑制。

曲面附近的机翼地面效应和流场结构的实验研究

该文介绍了机翼在正弦曲面地形上方运动的升/阻力特性和翼尖涡结构的拖曳水槽实验结果,其目的是研究地形周期性变化对机翼地面效应的影响。实验在拖曳水槽底部铺设正弦曲面地板,当机翼掠过地面时,由天平测量机翼载荷,同时采用时间分辨PIV(TR-PIV)系统测量翼尖涡速度分布及其时间演化过程,并且与相应实验条件下水平地面附近的地效翼的数据进行了对比,以分析曲面对机翼升/阻力、流场结构及其相位特性受地形影响的规律和特点。实验机翼模型采用NACA4412翼型,机翼弦长C=100 mm,雷诺数范围为2.0×105~3.0×105。与水平表面的地面效应相比,曲面地形对机翼受到的升/阻力产生了额外的周期性扰动,随着机翼远离地面该扰动减弱,相位特性表明当机翼前缘到达曲面地形波峰上方时升力也达到最大值;机翼飞行高度较低时曲面地形使翼尖涡提前发生耗散并产生明显的展向位移,同时不同波浪相位处产生的翼尖涡结构及强度不同,波峰处翼尖涡强度最弱。在较大攻角下周期性曲面引起的地面效应具有更高的增升减阻效率。