[发明专利]一种非定常流射流反推力的测试方法

摘要

本发明涉及一种非定常流射流反推力的测试方法，涉及工程流体力学技术领域。本发明以非定常射流为研究对象，提供了一种非定常流射流反推力的测试方法，通过压力容器内无源高压气体推动高压水从喷嘴喷出，构建高压水非定常射流的流态环境，通过施加模拟负载并对压力容器内气压、水压以及射流反推力的实时检测，能够获得不同负载工况下非定常流射流反推力、气/液压力的动态演变化过程和技术参数，解决了非定常射流反推的试验难题，整个测试测试过程容易实现。

主权项

1.一种非定常流射流反推力的测试方法，其特征在于，该方法基于一种非定常流射流反推力的测试装置实现，所述装置设计为：包括螺柱(1)、导轨(2)、平板车(3)、滚轮(4)、传感器支座(5)、力传感器(6)、三脚架(7)、地脚螺栓(8)、触碰块(9)、充气阀(10)、气体管嘴(11)、气压传感器(12)、压力容器(13)、抱箍(14)、梯形架(15)、负载重块(16)、橡胶皮囊(17)、菌型阀(18)、紧固螺母(19)、液体管嘴(20)、阀块(22)、注水螺塞(23)、喷嘴(24)、第一O型橡胶圈(25)、高压大流量的电磁开关阀(27)、第二O型橡胶圈(28)、水压传感器(29)、控制器(30)和工控机(31)，其中：/n所述导轨(2)通过螺柱(1)固定在地面上；平板车(3)放置在导轨(2)上，并能够通过滚轮(4)沿导轨(2)前后运动；三脚架(7)位于导轨(2)的一端并通过地脚螺栓(8)固定在地面上，三脚架(7)中靠近导轨(2)的立面上安装凸起的触碰块(9)，平板车(3)靠近三脚架(7)的一端安装传感器支座(5)，传感器支座(5)上安装力传感器(6)，力传感器(6)的测力面与触碰块(9)位置对应；/n所述压力容器(13)通过抱箍(14)固定在平板车(3)上，压力容器(13)的内部安装有用于隔离水腔和气腔的橡胶皮囊(17)；压力容器(13)的两端开口，其中靠近三脚架(7)一端的开口上安装气体管嘴(11)，气体管嘴(11)上安装有气压传感器(12)和充气阀(10)；压力容器(13)另外一端的开口上安装液体管嘴(20)，液体管嘴(20)通过紧固螺母(19)与压力容器(13)紧固，液体管嘴(20)靠近压力容器(13)的一端的内部安装菌型阀(18)，液体管嘴(20)的另外一端安装阀块(22)且通过第二O型橡胶圈(28)与阀块(22)密封，阀块(22)上安装注水螺塞(23)和高压大流量的电磁开关阀(27)，阀块(22)上还安装有喷嘴(24)且通过第一O型橡胶圈(25)与喷嘴(24)密封，压力容器(13)的壁面靠近液体管嘴(20)的一端安装水压传感器(29)；/n所述梯形架(15)放置于压力容器(13)上面并与平板车(3)固定在一起，梯形架(15)的上面安装固定有负载重块(16)；力传感器(6)、气压传感器(12)和水压传感器(29)的信号输出端分别通过线缆与控制器(30)连接，电磁开关阀(27)的信号输入、输出端也通过线缆与控制器(30)连接，控制器(30)再通过线缆与工控机(31)连接；所述电磁开关阀(27)为常闭状态的阀；所述控制器(30)用于在试验前，把由气压传感器(12)实时检测到的橡胶皮囊(17)内气体的压力值传输至工控机(31)实时存储和显示，以及在试验过程中，把通过气压传感器(12)和水压传感器(29)分别实时检测到的橡胶皮囊(17)内气体和压力容器(13)内水的压力传输至工控机(31)，以及通过力传感器(6)实时检测到的平板车(3)与三脚架(7)之间的接触力传输至工控机(31)；所述工控机(31)用于在试验时，通过控制器(30)向电磁开关阀(27)输出电信号控制电磁开关阀(27)打开，并在试验过程中，根据来自控制器(30)的数据改变负载重块(16)重量、压力容器(13)内充水体积和橡胶皮囊(17)内充气压力，得到负载重量、气体压力、高压水压力和射流反推力之间的关系；/n该方法包括以下步骤：/n1)试验前，先将既定重量的负载重块(16)放置在梯形架(15)上并固定，然后打开充气阀(10)和注水螺塞(23)，从注水螺塞(23)的螺口处向压力容器(13)内注入一定体积的水，注水完成后拧紧注水螺塞(23)，紧接着通过充气阀(10)向压力容器(13)的橡胶皮囊(17)内充入一定体积的惰性气体，充气过程中，由气压传感器(12)实时检测橡胶皮囊(17)内气体的压力值并通过控制器(30)传输至工控机(31)实时存储和显示，当气压达到既定值后，停止充气并关闭充气阀(10)，完成试验前的施加负载、注水和充气工作；/n2)试验时，工控机(31)通过控制器(30)向高压大流量电磁开关阀(27)输出电信号控制高压大流量电磁开关阀(27)打开，压力容器(13)内的高压水在橡胶皮囊(17)内高压气体的推动下，依次流经菌型阀(18)、液体管嘴(20)和高压大流量电磁开关阀(27)，最后通过喷嘴(24)高速喷出产生射流反推力，高压水的射流反推力使平板车(3)与压力容器(13)和负载重块(16)等一并沿着导轨(2)向喷嘴(24)射流反方向即三脚架(7)方向运动，促使平板车(3)上安装的力传感器(6)与触碰块(9)接触产生相互作用力，随着压力容器(13)内水的体积的缩减，橡胶皮囊(17)内气体膨胀，压力容器(13)内水和橡胶皮囊(17)内气体的压力都将不断减小，致使力传感器(6)检测到的平板车(3)与三脚架(7)之间的接触力即射流发推力也将不断减小；试验过程中，橡胶皮囊(17)内气体和压力容器(13)内水的压力分别通过气压传感器(12)和水压传感器(29)实时检测并通过控制器(30)传输至工控机(31)，平板车(3)与三脚架(7)之间的接触力通过力传感器(6)实时检测并通过控制器(30)传输至工控机(31)，改变负载重块(16)重量、压力容器(13)内充水体积和橡胶皮囊(17)内充气压力，即可得到一系列负载重量、气体压力、高压水压力和射流反推力之间的关系。/n