基于Magnus效应的旋转圆柱实验教学平台设计

发布时间：2021-04-19 06:59

　　为了研究基于Magnus效应的旋转圆柱升阻力特性,设计了一套基于Magnus效应的旋转圆柱实验教学平台。该实验平台对不同形式的圆柱模型进行受力研究,能分析圆柱长径比、来流速度、转速比、不同表面形状等因素对旋转圆柱产生升阻力的影响,该平台系统搭载于循环水池试验系统上,可以开展不同表面形状的旋转圆柱实验。学生在实验教学开展过程中不仅可以学习观察实际的科学问题,而且可以学习先进的实验技术。 

【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

Magnus效应

基于Magnus效应的旋转圆柱在风力发电、推进、船舶减摇等方面有很重要的作用。特别是船舶减摇方面，船舶在航行过程中由于受到波浪的影响会产生横摇，船舶横摇会产生较大的侧倾运动，侧倾运动会增大航行阻力，影响船舶航行的安全性和船员工作的舒适性，因此减摇装置在船舶设计中是必不可少的，而基于Magnus效应的旋转圆柱减摇装置结构简单，占用空间小，制造成本较低，并且在低航速和零航速条件下减摇效果显著，未来可广泛应用于各种船舶减摇。基于Magnus效应的旋转圆柱减摇装置的原理是在船舶两侧底部安装旋转圆柱(见图2)，圆柱旋转方向和来流方向相同的一侧，来流的速度增大，压强减小;圆柱旋转方向和来流方向相反的一侧，来流的速度减小，压强增大，会产生压力差，从而产生升力，船舶左右两个圆柱旋转方向不同，分别产生向上和向下的力，产生一个和船舶横摇力矩方向相反的力矩，从而达到减摇效果[9]。杜雪[10]对基于Magnus效应的旋转圆柱减摇装置的水动力特性进行了深入研究，结果表明在低航速下该装置具有良好的减摇效果。但该研究距形成产品具有较大的距离，所以设计基于Magnus效应的旋转圆柱实验教学平台来提升相关技术储备进行相关基础研究是非常有必要的[11-14]。3 Magnus效应旋转圆柱实验教学平台设计

实验模型是直径0.036 m的长径比(圆柱长度和直径之比)不同圆柱，如图3所示，从左往右长径比依次为3、5、9。图4是不同表面形状的实验圆柱模型，从左往右依次是光滑圆柱、方凸圆柱、凸点圆柱、圆凸圆柱、螺纹圆柱、截锥圆柱。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于创新性应用型人才培养的实验教学方法研究[J]. 王丽梅.  实验技术与管理. 2014(01)
[4]船舶与海洋工程国家级示范中心建设思考[J]. 郭春雨,冯峰,曲先强,陈月钢.  实验室研究与探索. 2013(09)
[5]流体力学实验教学改革与实践[J]. 束秀梅,李华南,罗媛媛.  实验室研究与探索. 2011(07)
[6]流体力学实验的教学改革研究[J]. 江海斌,黄发军.  教育教学论坛. 2011(18)
[7]实验教学与创新人才培养[J]. 邵晓玲,陈永泰,杜建国,宋东林.  实验科学与技术. 2011(01)
[8]高校实验教学与创新人才的培养模式[J]. 李慧中.  湖南医科大学学报(社会科学版). 2009(05)
[9]工程流体力学实验教学的改革与创新[J]. 祝会兵,戴文琰,李建.  宁波大学学报(教育科学版). 2008(02)
[10]流体力学综合性设计性实验教学改革实践[J]. 高迅,陈春光.  实验科学与技术. 2005(01)

硕士论文
[1]Magnus旋转式减摇装置的设计及其控制特性研究[D]. 杜雪.哈尔滨工程大学 2016



本文编号：3147069