基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及声学测量技术领域，具体涉及一种基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置及方法。该装置中循环水槽具有固定安装试验件的工作段，侧壁上设置有第一加速度传感器。试验件的攻角调整装置用于调节翼型体的攻角。攻角调整装置上设置有固定翼型体的攻角的锁紧结构。压力传感器和第二加速度传感器分别通过第一安装孔和第二安装孔固定安装在翼型体上。压力传感器和加速度传感器收集的信号分别通过信号处理器处理形成采样信号。信号采集仪收集采样信号，并将采样信号传送至主机。实现了测量在不同流速及不同攻角下流激附体翼型结构的脉动压力载荷和振动加速度响应，同时通过数值模拟对比实测结果，验证了数值模拟方法的可靠性与准确性。可靠性与准确性。可靠性与准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及声学测量
，具体涉及一种基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]水下航行器附体通常采用翼型结构，运动的水下航行器经过不稳定的流场将形成产生局部结构与周围流体的耦合振动，振动引起的压力变化产生的流激噪声是能在水中远距离传播的最有效的能量形式，故而水下航行器附体的流激噪声会严重影响水下航行体的隐蔽性能。因此，探索船舶水下振动和流激噪声产生和传播的机理以及其辐射规律，将对提高水下航行体的隐身能力具有重要的实用意义。
[0003]目前，在研究水下航行器附体的流激噪声的过程中，通常利用数值计算的方法来预估水下航行器附体的声学性能，进而对水下航行器附体的结构进行优化设计，用以降低附体的流激噪声，提高水下航行器的隐蔽性。例如，采用CFD软件仿真计算水下航行体的壁面压力，使用LES（(Large Eddy Simulation）模拟结合FEM法的流固耦合方法来仿真计算附体结构的振动加速度。
[0004]其中，CFD(Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学。利用CFD对附体流激结构的壁面压力进行数值计算时。建立该流激结构几何模型以及适用于CFD计算的流场模型并对其离散划分，判断网格收敛性使其满足计算需求，根据实际试验场地加载符合试验工作段测量实际的边界条件与离散初始条件进行仿真计算。
[0005]虽然，采用CFD进行数值计算的方法对流激结构的设计起到了指导作用，但是，该数值计算的方法得到的结果的可靠性还需要进一步的验证。
[0006]使用LES（(Large Eddy Simulation）模拟结合FEM法的流固耦合方法来仿真计算附体结构的振动加速度。该方法是基于大涡模拟下结合远场自动匹配层技术，在声学辐射边界增加几层网格来快速吸收声学量，达到大为减少计算量的效果。在计算声学有限元网格外表面设置一定厚度的媒质层，用于吸收特定方向上的声波，进入该媒质层的声波指数式快速衰减，当到达该媒质层边界时几乎衰减为零，由此可达到近似完全吸收向外传播声波的目的，由此可以很好的模拟无限大流场域。但是，通过该方法仿真计算附体结构的振动加速度的结果仍然需要验证。
[0007]综上所述，在研究水下航行器翼型附体结构的流激噪声的过程中，如何设计一种实验测试装置，用以实际测量水下航行器附体的流激噪声情况，检验和修正流激附体脉动载荷分析方法，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，在研究水下航行器翼型附体结构的流激噪声的过程中，提供一种实验测试装置，用以测量在不同流速及不同攻角下流激附体翼型结构的脉动压力载荷和振动加速度响应，通过数值模拟对比实测结果来进行数值模拟方法的可靠性与准确性验
证，分析流激附体翼型结构的脉动载荷特性及规律，为流激附体翼型结构脉动载荷特性研究提供参考价值。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：提出一种基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置，包括循环水槽、试验件、信号采集仪和主机；所述循环水槽具有固定安装试验件的工作段，所述工作段的侧壁上设置有测量循环水槽的结构振动的第一加速度传感器；所述试验件包括翼型体和攻角调整装置，所述翼型体位于循环水槽的工作段的腔体内，所述攻角调整装置用于调节翼型体的攻角，所述攻角调整装置上设置有固定翼型体的攻角的锁紧结构；所述翼型体的侧壁上设置有安装孔，所述安装孔包括第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔内设置有测量脉动压力的压力传感器，所述第二安装孔内设置有测量翼型体振动的第二加速度传感器；所述压力传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器收集的信号分别通过信号处理器处理形成采样信号；所述信号采集仪收集采样信号，并将采样信号传送至主机；所述主机记录并分析采样信号。
[0010]作为优选，试验件包括翼型体、托板和攻角调整装置，托板固定安装在循环水槽的工作段上，翼型体的顶部端面上设置有轴管，托板上设置有供轴管穿过的转轴孔，轴管与攻角调整装置相连，且随攻角调整装置的调节而转动。如此设置，便于将翼型体安装到循环水槽的工作段，由于循环水槽现场的安装空间狭小，操作人员可事先将翼型体安装在托板上，再将托板与循环水槽相固定，有利于提高安装效率，攻角调整装置通过轴管将调节转矩施加到翼型体上，减少了实验中反复拆装翼型体来调节攻角的步骤，大大加快了实验进程，降低了循环水槽的动力能耗，进而减少了实验室的能耗。
[0011]作为优选，第一安装孔和第二安装孔分别位于翼型体的两侧，第一安装孔与第二安装孔一一对应，第一安装孔的轴线和第一安装孔相对应的第二安装孔的轴线型重合。如此设置，有利于传感器的检测端面与翼型体的壳体外边面相切，使得测得的压力信号和振动加速度信号更加符合实际值，进一步减少了测量误差，有利于验证数值计算结果的可靠性。
[0012]作为优选，第一安装孔内设置有第一螺纹，压力传感器通过第一螺纹固定安装在翼型体上，压力传感器的检测面与翼型体的壳体的外表面齐平，第一安装孔处设置有第一密封结构，第二安装孔内设置有第二螺纹，第二加速度传感器通过第二螺纹固定安装在翼型体上，第二加速度传感器的检测面与翼型体的壳体的外表面齐平，第二安装孔处设置有第二密封结构。第一螺纹和第二螺纹的设置，便于压力传感器和第二加速度传感器的安装和拆卸。第一密封结构和第二密封结构的设置，进一步提高了试验件的防水性能，进而使得测试装置能够模拟更加极端的试验状况，例如更高的水压或者更大的流速，有利于扩大测试装置验证数值计算结果的边界范围。
[0013]作为优选，循环水槽包括动力段和工作段，动力段的输出端与工作段的入口之间依次连接有扩散段和收缩段，动力段的输入端与工作段的出口相连，扩散段与收缩段之间设置有整流装置。如此设置，水流在水槽内循环流动，水流在进入工作段前，依次经过扩散
段、整流装置和收缩段，保证了在工作段的流速均匀且稳定。
[0014]作为优选，攻角调整装置包括攻角调节板，轴管通过紧固件与攻角调节板相连，托板上设置有锁紧孔，攻角调节板和锁紧孔构成攻角调整装置，攻角调节板上设置有供锁紧结构穿过的第一固定槽。如此设置，攻角调节板的一端与轴管相连，攻角调整板的另一端通过锁紧结构与托板形成锁固，在调节攻角值时，攻角调节板相当于加长了调节翼型体转动的力臂，有利于操作人员调节攻角值，每个锁紧孔对应着不同的攻角值，便于快速调节攻角值，进一步提高了安装调节的效率。
[0015]作为优选，锁紧结构包括压板，压板上设置有供锁紧螺栓穿过的通孔，锁紧孔内设置有螺纹，锁紧螺栓旋合在锁紧孔内，形成对攻角调整板的锁固。
[0016]作为优选，信号处理器包括电荷放大器和加速度计信号调理装置，压力传感器采集到的压力信号经电荷放大器处理并被传送至信号采集仪，第一加速度传感器和第二加速度传感器分别采集到的加速度信号经加速度计信号调理装置处理并被传送至信号采集仪。
[0017]本专利技术还提供了一种使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置，其特征在于，包括循环水槽、试验件、信号采集仪和主机；所述循环水槽具有固定安装试验件的工作段，所述工作段的侧壁上设置有测量循环水槽的结构振动的第一加速度传感器；所述试验件包括翼型体和攻角调整装置，所述翼型体位于循环水槽的工作段的腔体内，所述攻角调整装置用于调节翼型体的攻角，所述攻角调整装置上设置有固定翼型体的攻角的锁紧结构；所述翼型体的侧壁上设置有安装孔，所述安装孔包括第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔内设置有测量脉动压力的压力传感器，所述第二安装孔内设置有测量翼型体振动的第二加速度传感器；所述压力传感器、第一加速度传感器和第二加速度传感器收集的信号分别通过信号处理器处理形成采样信号；所述信号采集仪收集采样信号，并将采样信号传送至主机；所述主机记录并分析采样信号。2.根据权利要求1所述的基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置，其特征在于，所述试验件包括翼型体、托板和攻角调整装置，所述托板固定安装在循环水槽的工作段上，所述翼型体的顶部端面上设置有轴管，所述托板上设置有供轴管穿过的转轴孔，所述轴管与攻角调整装置相连，且随攻角调整装置的调节而转动。3.根据权利要求1所述的基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置，其特征在于，所述第一安装孔和第二安装孔分别位于翼型体的两侧，所述第一安装孔与第二安装孔一一对应，所述第一安装孔的轴线和第一安装孔相对应的第二安装孔的轴线型重合。4.根据权利要求1所述的基于循环水槽的翼型结构流激噪声测试装置，其特征在于，所述第一安装孔内设置有第一螺纹，所述压力传感器通过第一螺纹固定安装在翼型体上，所述压力传感器的检测面与翼型体的壳体的外表面齐平，所述第一安装孔处设置有第一密封结构，所述第二安装孔内设置有第二螺纹，所述第二加速度传感器通过第二螺纹固定安装在翼型体上，所述第二加速度传感器的检测面与翼型体的壳体的外表面齐平，所述第二安装孔处设置有第二密封结构。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宇航，管峰，缪旭弘，王雪仁，苏常伟，杨佩，李欣，寻波，庞福振，李海超，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二五七八部队，
类型：发明
国别省市：