Введение
Инструмент, используемый для исследования движения воды.
Водный туннель – это экспериментальная установка, используемая для тестирования гидродинамического поведения погруженных тел в движущейся воде. Он функционирует аналогично рециркулирующей аэродинамической трубе, но использует воду в качестве рабочей среды, и исследуются связанные с этим явления, такие как измерение сил, действующих на масштабные модели подводных лодок, или подъемной силы и сопротивления на гидрокрыльях. Водные туннели иногда используются вместо аэродинамических труб для проведения измерений, поскольку такие методы, как визуализация потока частиц (PIV), легче реализовать в воде. Во многих случаях, если число Рейнольдса эквивалентно, результаты будут достоверными, независимо от того, испытывается ли модель подводного аппарата в воздухе или воздушный аппарат в воде. Для потоков с низким числом Рейнольдса туннели могут быть сконструированы для работы с маслом вместо воды. Преимущество заключается в том, что повышенная вязкость позволит потоку иметь более высокую скорость (и, следовательно, легче поддерживать стабильность) при более низком числе Рейнольдса. В то время как в аэродинамических трубах движущей силой обычно являются сложные многолопастные пропеллеры с регулируемым углом установки лопастей, в водных и масляных туннелях жидкость циркулирует с помощью насосов, эффективно используя разность напоров для перемещения жидкости, а не для непосредственного придания ей импульса. Таким образом, возвратный участок водных и масляных туннелей не требует управления потоком; как правило, это просто труба, размер которой соответствует насосу и желаемым скоростям потока. Участок, расположенный выше по течению водного туннеля, обычно состоит из трубы (выхода из насоса) с несколькими отверстиями вдоль ее стороны и с открытым концом, за которым следует ряд грубых и мелких сеток для выравнивания потока перед сужением в испытательный участок. Аэродинамические трубы также могут иметь сетки перед сужением, но в водных туннелях они могут быть такими же мелкими, как сетки, используемые в оконных и дверных проемах. Кроме того, многие водные туннели герметичны и могут снижать или повышать внутреннее статическое давление для проведения исследований кавитации. Они называются кавитационными туннелями.
Методы
Поскольку это высокоскоростное явление, для визуализации кавитации требуется специальная процедура. Пропеллер, прикрепленный к динамометру, помещают в поток, и измеряют его тягу и крутящий момент при различных отношениях скорости пропеллера (числа оборотов) к скорости потока. Стробоскоп, синхронизированный с частотой вращения пропеллера, "замораживает" кавитационную полость. Это позволяет определить, может ли пропеллер быть поврежден кавитацией. Для обеспечения подобия полномасштабному пропеллеру давление понижают и контролируют газонасыщенность воды. Часто туннель располагают совместно с другими экспериментальными установками, такими как волновой канал в бассейне для испытания моделей кораблей.
Австралия
Австралийский морской колледж. АМК
Бразилия
Лаборатория морской и океанической инженерии (NAVAL), Институт технологических исследований (IPT) в Сан-Паулу.
Канада
Национальный исследовательский совет — Институт океанических технологий, кавитационная труба, Сент-Джонс, Ньюфаундленд.
Иран
Лаборатория прикладной гидродинамики, Иранский университет науки и технологий, Нармак, Тегеран. Лаборатория морской инженерии, Технологический университет Шарифа, проспект Азади, Тегеран.
Италия
Кафедра кораблестроения, Университет Генуи. Кавитационная установка INSEAN, INSEAN (Национальный институт исследований и экспериментов в области морской архитектуры), Рим.
Испания
CEHIPAR (Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo), Эль-Пардо (Мадрид), Испания.
Швейцария
Высокоскоростной кавитационный туннель в ЛМГ: Лаборатория гидравлических машин, EPFL: Федеральная политехническая школа Лозанны, Швейцария.
Великобритания
Эмерсонский кавитационный туннель, Университет Ньюкасла-на-Тайне.