内河离港船舶吃水在线动态扫描检测方法

船舶“超吃水冶引起的船舶搁浅事故呈逐年增多的趋势,对内河离港船舶吃水进行实时测量尤为必要. 针 对内河航道的特点,提出了一种利用单波束声收发分体传感器同步对船舶底部边缘进行扫描测量的方法,研究 了传感器系统构成,并对测量原理进行了理论推导. 设计了比尺为1100 的吃水测量试验系统,利用3 000 t级 小比尺船模按4 种工况进行试验,结果表明,船舶航速对船舶吃水测量值有一定影响,但最大误差仍控制在 11. 4%以内,证明了这种测量方法的可行性.     

光电非接触式表面流速测量

针对水工物理模型试验中尚无简单易行的表面流速测量方法,提出了一种新型光电非接触式表面流速直接测量法。在对光束入射水体后散射光强度公式进行推导的基础上,根据水体浅层泥沙浓度的统计继承效应,得出了经上下游浅层泥沙调制的散射光强成相关特性的结论。根据上下游散射光的相关特性,推导了流速测量公式,并分析了上下游测量间距、水流流速、采样率对测量结果的影响。搭建了实验系统,在6种不同标定流速下,分析了不同含沙量对测量精度的影响。实验结果表明,在0～50kg/m36种不同含沙量情况下,实测流速与标定流速的一致性均较好,但水体在10～50kg/m3适量含沙情况下,测量精度较不含沙情况有所提高,测量绝对误差均小于0.1m/s,相对误差能控制在8%以内。     

适于水工物理模型的新型表面流速测量技术

针对水工物理模型表面流速测量方法的技术现状,提出了一种不对流场造成破坏的新型光电非接触式表面流速测量方法.对流速测量原理进行推导,并对影响测量精度的因素进行了分析.搭建了实验系统,在6种不同标定流速下,对0、25 kg/m~3及50 kg/m~3三种含沙量情况下的流速进行了测量.实验结果表明,在三种不同含沙量情况下,实测流速与标定流速的一致性较好,证明理论的可行性.实验还发现,水体适量含沙能提高流速测量精度,流速相对误差能控制在8%以下.     

基于光学互相关法的开放流场流速测量

如今开放流场流速测量面临诸多难题,进行基于光学互相关法的新型开放流场流速测量技术探索研究具有积极意义.通过建立流体流动模型可知,精确求取流动噪声在距离l内的渡越时间Δτ且保证不对原流场造成破坏是流速测量技术的核心要求,为此在对传感头结构的各参数进行分析的基础上,采用了底部为对立长方形、顶部为弧形的结构设计.基于互相关原理,对其流速测量理论进行了研究,得到了最终的流速求取公式,并得到了通过减小采样周期T和在传感头结构中自适应调节l值来减小流速计算误差的结论.     

基于USB的水工模型流量与水位控制系统研究

在水工物理模型试验中,为了克服水工物理模型自控系统存在硬件集成度较低、兼容性与可拓展性不足的缺点,通过对自动控制系统流量、水位控制需求的分析,提出对流量、水位控制子系统进行模块化设计的思路。在“当前”水位与“目标”水位之间设置中间值,优化了水位控制原理,模拟了水位的缓变过程,优化了对尾门的控制。基于USB总线技术,利用Labview软件开发了硬件集成度高、灵活性强、兼容性好的可视化虚拟自动控制系统。系统已成功应用于多个非恒定流模型中,可使模型的水位、流量控制精度达到98%,超调量不超过5%。系统可在水工、河工模型的非恒定流试验中推广使用。