MARIN船模实验池的PIV测量

PIV原理

       粒子图像测速仪是一种确定流体速度的方法。使用PIV的流量测量基于具有时间差(∆t)的两个连续光脉冲之间目标平面中的粒子的位移(∆x)的测量。流动使用示踪粒子显示,目标平面用光片照射。粒子位置由两个特殊的数码相机记录。特殊的图像处理软件使用相关技术分析PIV图像子部分中粒子团的运动。通过在立体布置中使用两个相机,在测量平面中到处瞬时三个速度分量。

MARIN PIV系统

       MARIN购买了Dantec公司的立体PIV系统,该系统自2009年9月开始运行。激光器的功率为200 mJ,探头内部安装了4M CCD摄像头。在所有配置中,激光片和相机的生成组合在一个探针中,保证一个刚性结构。

标准配置中测量平面的尺寸约为320 mm×230 mm,在该区域内最多有12000个速度测量点。

该系统设计用于MARIN的船模实验池,以执行以下测试:

·尾流场测量

·附件对准

·全3D船体扫描

·推进装置的详细扫描

·海上测试:VIV,推进器交互

·特殊情况。

图1 PIV 系统

图2 船模实验池中的PIV 系统

MARIN PIV进行推进器相互作用研究

图3 开放水域测量

        为了研究推进器与船体和浮桥的相互作用,PIV测量已在开放式水推进器,带推进器的船体和带推进器及浮筒的船体上进行。

机动LNG运输船

为了获得有关机动条件下船舶周围流动的详细信息,已针对各种漂移条件,在深水,中水和浅水中的LNG运输船模型周围进行了PIV试验。将获得的流量与PARNASSOS计算进行比较,并观察到良好的一致性。此外,PIV测试是在完整船模型的组件上进行的,包括靠近螺旋桨和舵周围的详细测量。

图4 运输船周围的三维可视化PIV测量

图5 在运输船上的PIV测量

尾迹

       测试的目标是用PIV测量LNG运输船的尾流场,并将其与传统的皮托测量尾流和用CFD计算的尾流进行比较。在水深为h / T = 5.1时以1.3m / s进行测量。

       平均标称尾流场在图6中以图形方式显示。尾流的平均值与三种方法非常一致(V / Vm = 0.02内)

图5 在运输船上的PIV测量

图6 平均标称尾流场

涡流引起的振动

      为了研究涡旋引起的振动,在拖曳的舱体后面进行了PIV测量。测试在各种雷诺数,圆柱直径和预定振荡下完成。

图7 舱体后的涡度

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