Водный туннель (гидродинамический)

Инструмент, используемый для исследования движения воды

Кавитационный туннель Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau в Берлине

Водяная труба — это экспериментальная установка, используемая для проверки гидродинамического поведения погруженных в текущую воду тел. Она функционирует аналогично рециркуляционной аэродинамической трубе , но в качестве рабочей жидкости использует воду, и исследуются связанные с ней явления, такие как измерение сил на масштабных моделях подводных лодок или подъемной силы и сопротивления на подводных крыльях . Водяные трубы иногда используются вместо аэродинамических труб для выполнения измерений, поскольку такие методы, как измерение скорости с помощью изображений частиц (PIV), проще реализовать в воде. Во многих случаях, пока число Рейнольдса эквивалентно, результаты действительны, независимо от того, испытывается ли модель погруженного в воду транспортного средства в воздухе или воздушное транспортное средство в воде. Для потоков с низким числом Рейнольдса туннели можно использовать для работы с маслом вместо воды. Преимущество заключается в том, что повышенная вязкость позволит потоку иметь более высокую скорость (и, таким образом, его легче поддерживать стабильным образом) для более низкого числа Рейнольдса.

В то время как в аэродинамических трубах движущей силой обычно являются сложные многолопастные винты с регулируемым шагом лопастей , в водных и масляных туннелях жидкость циркулирует с помощью насосов, эффективно используя разницу чистого напора для перемещения жидкости, а не сообщая ей импульс напрямую. Таким образом, возвратная секция водных и масляных туннелей не нуждается в каком-либо управлении потоком; обычно это просто труба, размер которой соответствует насосу и желаемым скоростям потока. Верхняя секция водных туннелей обычно состоит из трубы (выход из насоса) с несколькими отверстиями вдоль ее стороны и с открытым концом, за которым следует ряд грубых и тонких экранов для выравнивания потока перед сужением в испытательной секции. Аэродинамические трубы также могут иметь экраны перед сужением, но в водных туннелях они могут быть такими же тонкими, как экран, используемый в оконных проемах и дверях-сетках.

Кроме того, многие водные туннели герметичны и могут уменьшать или увеличивать внутреннее статическое давление , чтобы проводить кавитационные исследования. Их называют кавитационными туннелями .

Модель кавитирующего пропеллера в «Модельном бассейне Дэвида Тейлора»

Методы

Поскольку это высокоскоростное явление, для визуализации кавитации необходима специальная процедура. Винт, прикрепленный к динамометру , помещается в приток, и его тяга и крутящий момент измеряются при различных соотношениях скорости винта (числа оборотов) к скорости притока. Стробоскоп , синхронизированный со скоростью винта, «замораживает» кавитационный пузырек. Таким образом, можно определить, будет ли винт поврежден кавитацией. Чтобы обеспечить сходство с полномасштабным винтом, давление понижается, а содержание газа в воде контролируется.

Часто туннель размещают вместе с другими экспериментальными установками, например, с волновым лотком в бассейне модели судна .

Список водных туннелей (кавитационных туннелей)

Австралия

• «Австралийский морской колледж». AMC ^[1]

Бразилия

• Лаборатория военно-морской и океанической техники (NAVAL), Институт технологических исследований (IPT) Сан-Паулу.

Канада

• Национальный исследовательский совет — Институт океанических технологий Кавитационная труба, ^[2] Сент-Джонс, Ньюфаундленд .

Франция

• «Туннель кавитации» Ecole Navale, ^[3] Lanveoc
• «Большой гидродинамический туннель», Бассейн д'Эссе-де-Карен, ^[4] Валь-де-Рей
• «TH8.2V: Гидродинамические туннели 8 или 2 м3/с» ^[5] Центр исследований и исследований Гренобля.

Германия

• Множественные кавитационные туннели на заводе Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau, ^[6] Берлин.
• Кавитационная труба в Университете Дуйсбург-Эссен, Институт судостроения, океанической инженерии и транспортных систем, ^[7] Университет Дуйсбург-Эссен
• Кавитационный туннель в Потсдамском судомоделирующем бассейне, ^[8] Потсдам
• Большой кавитационный туннель в Гамбургском судомоделирующем бассейне, ^[9] Гамбург
• Множественные кавитационные туннели в Институте Оскара фон Миллера, ^[10] Технический университет Мюнхена

Индия

• Научно-исследовательский институт управления жидкостями, Палаккад , Керала .
• Кавитационный туннель Военно-морских научно-технических лабораторий в Вишакхапатнаме .
• Факультет аэрокосмической техники, Индийский технологический институт, Харагпур
• Индийский технологический институт в Мадрасе .

Иран

• Лаборатория прикладной гидродинамики, Иранский университет науки и технологий, ^[11] Нармак, Тегеран.
• Лаборатория морской инженерии, Технологический университет имени Шарифа, ^{[12] [13]} Азади-авеню, Тегеран.

Италия

• Кафедра корабельной архитектуры, Генуэзский университет .
• Установка кавитации INSEAN, INSEAN (Национальный институт исследований и экспериментов в области кораблестроения), Рим .

Нидерланды

• Большой кавитационный туннель и высокоскоростной кавитационный туннель в Морском научно-исследовательском институте Нидерландов в Вагенингене
• Водный туннель Твенте в Университете Твенте ^[14]

Норвегия

• Лаборатория кавитации NTNU, Норвежский университет науки и технологий , Тронхейм

Испания

• CEHIPAR (Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo), [4], Эль-Пардо (Мадрид), Испания.

Сербия

• Большая кавитационная труба в Военно-техническом институте Белграда , Сербия

Швейцария

• Высокоскоростная кавитационная труба в LMH: Лаборатория гидравлических машин, EPFL: Федеральная политехническая школа Лозанны, Швейцария

Тайвань

• Большой кавитационный туннель в Национальном тайваньском океаническом университете (國立臺灣海洋大學) ^[15] из Чжунчжэна, Килунг , Тайвань
• Большой кавитационный туннель в Национальном университете Ченг Кунг (國立成功大學) ^[16] с востока, Тайнань , Тайвань
• Большой кавитационный туннель в Национальном Тайваньском университете (國立臺灣大學) ^[17] из Дааня, Тайбэй , Тайвань, также рассматривает морские перевозки на Тайване.
• Большой кавитационный туннель в Национальном морском университете Гаосюна (國立高雄海洋科技大學) из Наньзи, Гаосюн , Тайвань

Турция

• Кавитационный туннель ITÜ в Стамбульском техническом университете , Турция ^[18]

Великобритания

• Кавитационный туннель Эмерсона , Университет Ньюкасл-апон-Тайн . ^[19]

Соединенные Штаты

• Водный туннель Гарфилда Томаса Университет штата Пенсильвания , ^[20] Государственный колледж, Пенсильвания
• Большой кавитационный канал Уильяма Б. Моргана, ^[21] Мемфис, Теннесси
• Модель бассейна Дэвида Тейлора , подразделение Кардерок Центра надводных боевых действий ВМС
• Водный туннель, Университет Северной Каролины в Шарлотте , ^[22] Шарлотт, Северная Каролина

Смотрите также

• Волновой танк
• Аэродинамическая труба

Ссылки

1. "Home". Австралийский морской колледж - Университет Тасмании, Австралия . Получено 2018-09-30 .
2. Канада, Правительство Канады. Национальный исследовательский совет. "Кавитационный туннель - Национальный исследовательский совет Канады". www.nrc-cnrc.gc.ca . Получено 30.09.2018 .
3. "Accueil | Ecole Navale" . www.ecole-navale.fr (на французском языке) . Проверено 30 сентября 2018 г.
4. кадр Архивировано 2006-02-10 в Wayback Machine
5. «Гидродинамические туннели 8 или 2 м³/с» . www.cerg-lab.com . Проверено 8 апреля 2016 г.
6. "Test Facilities". Архивировано из оригинала 3 мая 2008 года.
7. "Кавитационный туннель". www.uni-due.de . Получено 2018-09-30 .
8. "SVA | Schiffbau-Veruchsanstalt Potsdam" . www.sva-potsdam.de (на немецком языке) . Проверено 30 сентября 2018 г.
9. "Обычные кавитационные туннели". www.hsva.de (на немецком языке) . Получено 30 сентября 2018 г.
10. "TUM Lehrstuhl und Veruchsanstalt für Wasserbau und Wasserwirtschaft - Infrastruktur der Veruchsanstalt Obernach" (на немецком языке). Архивировано из оригинала 26 февраля 2012 года.
11. [1] Архивировано 9 апреля 2010 г. на Wayback Machine.
12. [2] Архивировано 13 ноября 2007 г. на Wayback Machine.
13. [3] Архивировано 23 августа 2007 г. на Wayback Machine.
14. "Физика жидкостей - Исследования - Учреждения - Водный туннель Твенте". pof.tnw.utwente.nl . Получено 2018-09-30 .
15. "NTOU-Системная инженерия и корабельная архитектура - Исследовательский центр". www.se.ntou.edu.tw . Получено 2018-09-30 .
16. "Университет представляет военно-морской испытательный центр - Taipei Times". www.taipeitimes.com . 27 сентября 2002 г. Получено 30 сентября 2018 г.
17. "Университет представляет военно-морской испытательный центр - Taipei Times". www.taipeitimes.com . 27 сентября 2002 г. Получено 30 сентября 2018 г.
18. "İTÜ'de kavitasyon tüneli açıldı" . CNN Türk (на турецком языке). 17 декабря 2021 г.
19. "Emerson Cavitation Tunnel - Engineering, School of - Newcastle University". www.ncl.ac.uk . Архивировано из оригинала 2018-09-30 . Получено 2018-09-30 .
20. GTWT Архивировано 21.05.2006 на Wayback Machine
21. Большой кавитационный канал (LCC) Архивировано 07.08.2007 на Wayback Machine
22. "Water Tunnel". Инженерный колледж Уильяма Стейтса Ли . 1 июня 2009 г. Архивировано из оригинала 28 июля 2017 г.

Внешние ссылки

• «Под водой на скорости...» Popular Mechanics , июль 1949 г.
• Описание коммерческого водопроводного туннеля, показывающего входную перегородку, экраны кондиционирования потока и сужающуюся секцию.
• Они наглядно демонстрируют разницу между рециркуляционной аэродинамической трубой и водяной трубой.
• Миниатюрный водный туннель, возвратная секция которого представляет собой просто резервуар с дренажным насосом . Скорость потока регулируется путем ограничения потока на выходе насоса с помощью клапана.