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一种螺旋桨空泡的实验装置

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-10-11 18:08:03

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团| 王正伦 | 2022-11-04 14:16:13
本实用新型属于船舶水动力实验相关技术领域,其公开了一种螺旋桨空泡的实验装置,实验装置包括水箱、恒温加热器、水下电机、螺旋桨、观察筒、流速计、旋转球阀及伺服水泵,恒温加热器设置在水箱内,其用于对水箱内的水进行加热;水箱用于收容水,其底部形成有开口;观察筒呈瓶状,其大端及小端分别连接于开口及流速计,流速计、旋转球阀及伺服水泵依次通过管道相连接;伺服水泵的出口连接于出口管道的一端,出口管道的另一端伸入水箱内;水下电机设置在水箱内,且其邻近开口设置;螺旋桨设置在观察筒内,且其可拆卸地连接于水下电机的输出轴。本实用新型易于实现,结构简单,功能齐全,能满足螺旋桨空泡教学实验要求。
螺旋桨是船舶推进动力的来源,其桨叶在叶背和叶面两个面,螺旋桨高速旋转时叶背和叶面压力差即为船舶航行时所需推力。当螺旋桨转速过高导致其叶背压力降低至水的汽化压力以下时,螺旋桨叶背上将发生空泡现象,少量局部空泡的产生与破灭会使桨叶发生剥蚀现象甚至损坏,大面积空泡会改变螺旋桨周围的流场形式,降低螺旋桨的水动力性能。 目前对空泡的研究主要是在空泡水筒中完成,空泡水筒结构复杂,占地面积大(约11m宽,10m高),主要在科研项目上使用,难以使用到实验教学过程中。目前高校对螺旋桨空泡部分教学主要是以课堂为主,极少让学生自主参与到空泡实验中去,进而使其难以对空泡产生机理获得感性认识。

本实用新型提供了一种螺旋桨空泡的实验装置,所述实验装置包括水箱、恒温加热器、水下电机、螺旋桨、观察筒、流速计、旋转球阀及伺服水泵,所述恒温加热器设置在所述水箱内,其用于对所述水箱内的水进行加热;所述水箱用于收容水,其底部形成有开口;

所述观察筒呈瓶状,其大端及小端分别连接于所述开口及所述流速计,所述流速计、所述旋转球阀及所述伺服水泵依次通过管道相连接;所述伺服水泵的出口连接于出口管道的一端,所述出口管道的另一端伸入所述水箱内;所述水下电机设置在所述水箱内,且其邻近所述开口设置;所述螺旋桨设置在所述观察筒内,且其可拆卸地连接于所述水下电机的输出轴。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

螺旋桨在水中旋转时,桨叶叶背压力降低形成吸力面,若某处的压力降低至临界值(水的汽化压力Pv)以下时,导致爆发式汽化,水汽通过界面,进入气核并使之膨胀,形成空泡。

请参阅图1,设水为理想流体并在远处以流速V0、攻角αk流向叶切面。叶背上的水流速度大于V0,压力则小于p0,形成“吸力”;而叶面上的水流速度小于V0,压力大于p0,形成“压力”。在叶背上取一点B,设该处的压力为pb、流速为Vb,并与切面远前方的A点位于同一流线上。用伯努利方程确定A、B两点处压力及速度之间的关系

一次性专利打包出售。该方式的特点是:专利更名后由专利受让方独有,后续延伸专利也由专利受让方独有。