[实用新型]一种高效水下造流设施廊道

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高效水下造流设施廊道，应用于水下发射试验技术中海流的模拟。

背景技术

随着现代化侦察和精确打击技术的不断发展与完善，对陆基导弹安全构成的威胁越来越大。为提高生存能力，增加机动性和突防能力，发展潜射武器系统已刻不容缓。

自上世纪五十年代前苏联首先部署潜射式弹道导弹以来，美、苏（俄）、法等国为发展潜射导弹投入了大量人力物力。前苏联研制了3代10种型号的潜射导弹，美国发展了3个系列6种型号的潜射导弹，法国也自行开发了6种型号的潜射导弹。直至今日美、俄、法等国的水下发射技术已较为成熟，并仍在发展新的战略核武器的潜射型号，如美国的“三叉戟”D5型潜射导弹已连续130余次发射成功；俄罗斯的“布拉瓦”正紧锣密鼓加紧研制，法国则宣称最新型号M51于2010年正式服役等，并有将战略核力量的大部分或全部转移到弹道导弹核潜艇上的趋势。从我国潜射导弹的发展历程看，我国潜射导弹的研制过程是非常艰辛的，遇到了很大的问题。

由于潜射导弹出水须经历空化，水气界面突变，气、汽、液多相耦合以及海流、海浪作用等过程，具有非定常、非线性、多相流及随机性等特点。迄今为止，虽然可以从理论上描述空泡在形成、发展和溃灭过程中的某些过程，也揭示了某些现象的机理，但尚不清楚这些现象发生的条件，也没有建立起令人信服的、可以直接用于定量或定性分析的理论模型。同时，受目前数学手段的局限，也不可能对基于N-S方程加多相流动的复杂模型进行解析分析。因此，理论研究只能建立在大量试验和数值模拟的基础上。水动力作用过程的数值模拟技术虽说是水动力现象机理研究的重要手段之一，但由于导弹出水的物理过程十分复杂，至今尚没有成熟的数理模型，能够完整地描述空泡溃灭的整个过程。尤其是水动力现象表现出来的强非线性特征，给数值模拟带来了更大的局限性。因为数值方法尚难以准确预测敏感依赖于初值的非线性问题，需要与试验紧密结合，进行更多的检验与校核因此，对待这样非常复杂的流动现象，开展试验研究就成为必不可少的重要手段。

潜射导弹出水过程中，由于受到海流的冲击，出水载荷必然受到影响。尤其在有空化流动存在的情况下，海流会影响到空泡的形成、发展及其稳定性。在水下发射实验中，我们发现载荷比较大的发次都是海流切变作用比较大的工况。

通过对不同子午面上的溃灭压力沿弹轴分布的比较，可以发现有海流时的溃灭压力都大于无海流的溃灭压力，同时海流切变引起的横向弯矩和合成弯矩都大于无海流条件下的弯矩。

因此，通过试验方法研究海流对潜射导弹出水载荷的影响，对于评估潜射导弹的出水安全具有十分重要的意义。

在水下发射实验中，造流设备用于模拟水下局部流场海流影响，采用水下射流来模拟海流，用来考查海流对模型运动轨迹的影响。

目前国内外采用的造流设备大部分为并流式深水造流系统，它的关键指标是水流的稳定性，这也是造流技术中最大的难点。深水造流要求水池中模拟的水流在时间上和空间上都尽可能的平稳，包括流向稳定、紊流小，不应该出现漩涡等扰动因素。

与实际海洋环境相比，水池内的水流流动存在着较大的差异。这主要是由于在水流的循环过程中存在有大功率泵，以及大量管路转向和分流等，因此在水池的局部区域内会集中大量能量，使得水池内流速分布的均匀性和湍流控制异常困难。因此为了正确模拟实际海流，采用廊道外循环实现造流，在水池外就将漩涡、回流等扰动因素消除掉，以保证水池中央试验区域内的湍流强度达到规定的要求。

为了实现既定的功能，需要对水池入口和出口做特殊的处理，其中，入口处设有压力墙、混流段、导流段、整流格栅，出口处设有压力墙和导流段，进行强制整流，以保障流场的品质。此外，造流廊道的设计对水流的稳定也具有非常重要的作用，一般来讲，为了达到稳定要求，目前的技术中水流在进入水池之前在廊道中需要至少6米的水平稳定距离，设施占地非常庞大，造价高。通过进一步的检索查新，没有发现有很好的解决方法。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提出了一种一种高效水下造流设施廊道，通过流体力学分析，对廊道进行了重新设计优化，在满足造流技术指标的前提下，缩短水平稳定距离，减小试验设施体积，提高了造流技术的效率。

本实用新型的技术解决方案是：

一种高效水下造流设施廊道，包括水池、池外驱动机构、入口梯形廊道、第一整流设施、入口转弯廊道、出口转弯廊道、出口梯形廊道和第二整流设施；