船坞排水泵池整流消旋试验装置及试验方法与流程

本发明属于船坞排水设计，具体的是船坞排水泵池整流消旋试验装置及试验方法。

背景技术：

1、随着全球经济贸易的发展，造船技术的不断进步以及世界各地运输干线和枢纽港的出现，近年来船舶大型化发展进程逐步加快，主力船型不断升级，大型化船舶占据船队比例不断上升。船舶大型化也对船坞大型化提出了新的要求。载重吨位大于五万吨级的大型船坞通常具有潮位变幅大、排水方量大、排水强度高、水流速度急、坞室水面波动大、冲击力度强等特点，船坞排水系统设计不当不仅可能影响运营效率，也会对船坞工程的安全性造成影响。因此，船坞排水系统设计会通过合理的整流和消旋措施，尽量减少排水流道涡流和旋流的发生，从而确保为排水泵提供良好的进水条件，改善水泵装置的能量性能和气蚀性能，提高水面稳定性，确保排水作业安全进行。

2、然而，在船坞排水系统设计时，如何选择合理的整流和消旋措施，需要通过试验测试进行确定。若直接将整流和消旋措施在实际工程中进行测试，其测试复杂，成本极高，故需要专门的试验装置进行试验。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种船坞排水泵池整流消旋试验装置，模拟多种因素对流场流态的影响，对船坞排水系统整流和消旋措施提供有效指导。

2、本发明采用的技术方案是：船坞排水泵池整流消旋试验装置，包括模拟船坞排水廊道的入口部一、入口部二和入口部三；模拟泵池的测试部以及模拟船坞排水廊道与泵池之间的连接区域的衔接部；

3、所述衔接部为中空结构，包括与中空内腔相连通的衔接口一、衔接口二、衔接口三和衔接口四，其中，衔接口一和衔接口三相对设置，衔接口二和衔接口四相对设置；

4、入口部一与衔接口一可拆卸对接；入口部二与衔接口二可拆卸对接；入口部三与衔接口三可拆卸对接；测试部与衔接口四可拆卸对接；

5、在衔接口四处设置有整流装置安置区；在测试部设置有排水泵吸入口，在测试部远离衔接部的一端且临近排水泵吸入口处设置有消旋装置安置区；

6、在衔接部顶壁和底壁、在衔接口四的左右两侧以及测试部外周分别设置有观察窗，衔接部顶壁和底壁上的观察窗覆盖来水区域以及整流装置安置区。

7、进一步的，入口部一与衔接部的衔接口一之间可拆卸夹持有挡板用于封堵入口部一与衔接部的连接通路；

8、入口部二与衔接部的衔接口二之间可拆卸夹持有挡板用于封堵入口部二与衔接部的连接通路；

9、入口部三与衔接部的衔接口三之间可拆卸夹持有挡板用于封堵入口部三与衔接部的连接通路。

10、进一步的，挡板与入口部一之间以及挡板与衔接口一之间分别设置夹持有密封垫圈；

11、挡板与入口部二之间以及挡板与衔接口二之间分别设置夹持有密封垫圈；

12、挡板与入口部三之间以及挡板与衔接口三之间分别设置夹持有密封垫圈；

13、衔接口四与测试部之间设置夹持有密封垫圈。

14、进一步的，入口部一与衔接口一、入口部二与衔接口二、入口部三与衔接口三以及测试部与衔接口四分别采用对接搭扣式夹具连接。

15、进一步的，所述排水泵吸入口包括位于测试部内腔的呈喇叭状的喇叭入口和用于连接排水泵的出口。

16、进一步的，所述测试部除来水方向和出水方向之外的四个方向的壁面均设置有观察窗；所述观察窗包括预留于测试部壁面上的窗洞和盖设于窗洞的玻璃片，玻璃片的四周经过压板压装于测试部的壁面上，且在玻璃片与测试部的壁面之间以及玻璃片与压板之间设置有橡胶密封垫。

17、进一步的，在衔接部的衔接口一的底壁上设置有染料加注口一；在衔接部的衔接口二的底壁上设置有染料加注口二；在衔接部的衔接口三的底壁上设置有染料加注口三；在测试部远离衔接部一端的底壁上设置有染料加注口四。

18、采用船坞排水泵池整流消旋试验装置进行试验的方法，

19、步骤一、将船坞排水泵池整流消旋试验装置的来水中注入跟踪性和反光性良好的示踪粒子；利用激光通过片光源镜头，透过观察窗照亮测试部的流场，同时，利用piv专用跨帧ccd相机透过测试部的观察窗拍摄流场，piv专用跨帧ccd相机拍摄方向垂直于激光在测试部内的激光照射面；

20、步骤二、将piv专用跨帧ccd相机拍摄的图像数字化送入计算机，获取流场中的速度场分布，定量分析船坞泵池排水情况。

21、进一步的，步骤一具体操作为：

22、以测试部的轴向为z轴、竖向为y轴以及测试部前端面水平方向为x轴建立直角坐标系；

23、激光光源于测试部前端透过观察窗照射测试部内部；

24、沿x轴方向，由测试部的一侧开始至另一侧逐步调整，在测试部内形成激光照射面vi，其中i＝1/2/3……n，n为大于或者等于2的整数，拍摄每个激光照射面vi；

25、沿y轴方向，由测试部的一侧开始至另一侧逐步调整，在测试部内形成激光照射面hj，其中j＝1/2/3……m，m为大于或者等于2的整数，拍摄每个激光照射面hj；

26、激光照射面vi垂直于激光照射面hj。

27、本发明的有益效果是：本发明公开的船坞排水泵池整流消旋试验装置，通过模拟船坞排水廊道的入口部一、入口部二和入口部三；模拟泵池的测试部以及模拟船坞排水廊道与泵池之间的连接区域的衔接部，入口部一、入口部二和入口部三用于试验测试不同排水流道方案对流场流态的影响；整流装置安置区用于安装整流装置，用于试验测试整流方案对流场流态的影响；消旋装置安置区用于安装消旋装置，用于试验测试消旋方案对流场流态的影响，其试验测试全面、装置简单，利于指导实际设计。

28、该试验方法，通过粒子图像测速技术(piv)，实现非接触测量手段，在不干扰流程的前提下，高精度获得流场内流体流态的分布情况，从而定量分析船坞泵池漩涡的产生和生长机理，也可以定量试验测试不同排水流道布置方案、不同整流装置、不同消旋装置、不同取水方案对水泵吸入口位置流场的影响和优化效果。

技术特征：

1.船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：包括模拟船坞排水廊道的入口部一(1)、入口部二(2)和入口部三(3)；模拟泵池的测试部(4)以及模拟船坞排水廊道与泵池之间的连接区域的衔接部(5)；

2.如权利要求1所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：入口部一(1)与衔接部(5)的衔接口一(5a)之间可拆卸夹持有挡板(9)用于封堵入口部一(1)与衔接部(5)的连接通路；

3.如权利要求2所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：挡板(9)与入口部一(1)之间以及挡板(9)与衔接口一(5a)之间分别设置夹持有密封垫圈(10)；

4.如权利要求1或2或3所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：入口部一(1)与衔接口一(5a)、入口部二(2)与衔接口二(5b)、入口部三(3)与衔接口三(5c)以及测试部(4)与衔接口四(5d)分别采用对接搭扣式夹具(6)连接。

5.如权利要求1所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：所述排水泵吸入口(4a)包括位于测试部(4)内腔的呈喇叭状的喇叭入口(4a1)和用于连接排水泵的出口(4a2)。

6.如权利要求5所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：所述测试部(4)除来水方向和出水方向之外的四个方向的壁面均设置有观察窗(7)；所述观察窗(7)包括预留于测试部(4)壁面上的窗洞和盖设于窗洞的玻璃片(7a)，玻璃片(7a)的四周经过压板(7b)压装于测试部(4)的壁面上，且在玻璃片(7a)与测试部(4)的壁面之间以及玻璃片(7a)与压板(7b)之间设置有橡胶密封垫。

7.如权利要求1或2或3所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置，其特征在于：在衔接部(5)的衔接口一(5a)的底壁上设置有染料加注口一(r1)；在衔接部(5)的衔接口二(5b)的底壁上设置有染料加注口二(r2)；在衔接部(5)的衔接口三(5c)的底壁上设置有染料加注口三(r3)；在测试部(4)远离衔接部(5)一端的底壁上设置有染料加注口四(r4)。

8.采用权利要求1所述的船坞排水泵池整流消旋试验装置的试验方法，其特征在于：

9.如权利要求8所述的试验方法，其特征在于：

技术总结
本发明船坞排水泵池整流消旋试验装置及试验方法，属于船坞排水设计领域，目的是模拟多种因素对流场流态的影响，对船坞排水系统整流和消旋措施提供有效指导。包括模拟船坞排水廊道的入口部一、入口部二和入口部三；模拟泵池的测试部以及模拟船坞排水廊道与泵池连接区域的衔接部；所述衔接部包括衔接口一、衔接口二、衔接口三和衔接口四；入口部一与衔接口一可拆卸对接；入口部二与衔接口二可拆卸对接；入口部三与衔接口三可拆卸对接；测试部与衔接口四可拆卸对接；在衔接口四处设置有整流装置安置区；在测试部设置有排水泵吸入口，在测试部远离衔接部的一端且临近排水泵吸入口处设置有消旋装置安置区。试验测试全面、装置简单，利于指导实际设计。

技术研发人员：刘洪涛
受保护的技术使用者：中国电建集团山东电力建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13