Визуализация потоков в судостроительном эксперименте : НПК ВИДЕОСКАН

Визуализация потоков в судостроительном эксперименте

Андрей Сергеевич Гузеев
196158, Санкт-Петербург, Московское шоссе 44,
ЦНИИ им. акад, А.Н. Крылова Факс: (812) 127-95-94,
E-mail: albert@krylov.spb.su

Визуализация потоков в гидроаэродинамическом эксперименте в настоящее время находит все большее применение в связи со своей наглядностью и большой информационной насыщенностью, что позволяет оперативно и качественно решать вопросы совершенствования судовых конструкций, получать достоверную информацию о сложных процессах происходящих в гидроаэродинамических потоках [1].

Стенд визуализации гидродинамических течений аэродинамической лаборатории ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова включает комплекс установок: вертикальную гидродинамическую трубу с прозрачным рабочим участком поперечным сечением 15 х 15 см и длиной 60 см, набор макетов смесительных камер и технологических устройств водопроводных станций, набор макетов судовых помещений с прозрачными стенками для гидравлического моделирования конвективных течений на начальной стадии пожара и процессов вентиляции в масштабе 1:10 .

На стенде проводятся комплексные исследования направленные на решение практических задач совершенствования судовых конструкций, имеющих прикладное значение, и общих задач, развивающих фундаментальные представления о структуре потоков. Основные направления выполненных фундаментальных исследований:

отрывные течения и вихреобразование в пограничном слое (фиг. 1а,б);
пространственные отрывные течения;
взаимодействие струи со сносящим потоком;
вихреобразование в нестационарном потоке;
обтекание вращающихся цилиндров (фиг. 1в,г);
развитие конвективных потоков в ограниченном пространстве.

Проведен большой объем прикладных исследований, направленных на совершенствование судовых конструкций, связанный с испытаниями моделей судов и их элементов. Основные темы прикладных исследований:

снижение задымляемости транспортных судов (фиг. 2а, б);
вихреобразование на выступающих элементах корпуса подводного судна, причины неоднородности потока в диске гребного винта [2];
влияние режимов работы гребного винта, углов атаки и дрейфа подводного судна на структуру обтекания кормовой оконечности;
вихреобразование над полетной палубой авианосца при качке (фиг. 2в, г) [2];
вихреобразование на решетках теплообменных аппаратов;
исследования конвективных потоков на начальных стадиях пожара в судовых помещениях с целью оптимизации мест установки датчиков пожарной сигнализации.

Фиг. 1. Фундаментальные исследования (поток направлен справа налево).

а,б - обтекание цилиндра в пограничном слое различной толщины - * (а - *=1/2 h, б - *=1/4 h, где h - высота цилиндра); в,г - взаимодействие потока с парой вращающихся цилиндров (в - направление вращения цилиндров совпадает, г - цилиндры вращаются в противоположных направлениях, создавая струю направленную поперек потока).

Фиг. 2. Прикладные исследования, а,б - задымляемость ходового мостика транспортного судна при низкой трубе; в,г - стадии вихреобразования над полетной палубой авианосца при качке.

Стенд визуализации гидродинамических течений оборудован современной регистрирующей кинофото, видеоаппаратурой, позволяющей производить регистрацию и последующую обработку изображений с высокой точностью. В состав аппаратуры входят: оптический прибор ИАБ-451, кино и фото камеры формата 35 и 60 мм, с 1994 года хорошо работает измерительный видеокомплекс "VS-тандем-52".

Л и т е р а т у р а:

Альбом течений жидкости и газа./ Сост. М.Ван-Дайк . - М.: Мир, 1986.
Волков Л.Д., Короткин А.И., Трещевский В.Н. Некоторые направления аэродинамических исследований в судостроении. Труды конференции посвященной 100 летию ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, секция В. СПб.: 1994.