世界快看點丨十年打造大型試驗裝置 哈工程讓船海夢“飛天”

2022-12-26 15:11:11 來源: 科技日報

【資料圖】

記者12月23日從哈爾濱工程大學獲悉，近日，哈工程船舶學院教授姚熊亮帶領團隊開發(fā)建設了10年的航行器復雜動力學與控制試驗系統(tǒng)突破重重挑戰(zhàn)，正式投入使用。

該系統(tǒng)包含15個子系統(tǒng)，各類設備近200臺，可實現(xiàn)復雜海洋環(huán)境模擬、超低氣壓模擬、水下高清觀測，是國內首個實現(xiàn)“一次減壓，連續(xù)試驗”的大型水動力試驗設施，同時隨著試驗系統(tǒng)不斷優(yōu)化，將逐步實現(xiàn)“一人指揮、自動試驗”的全自動化試驗流程，將大幅提高試驗效率，降低試驗成本。

當航行器在水空兩種介質高速穿越時會受到?jīng)_擊作用，而這一涉及多學科交叉的復雜力學問題應該如何去研究，一直是橫亙在跨介質領域的工程難題。隨著這一大型試驗裝置的投入運行，科研人員將一步步摸索水空穿越中的物理規(guī)律，更多未知的自然謎題將被解開。

航行器高速穿越水面時會產(chǎn)生極大的沖擊載荷，航行器表面和尾部出現(xiàn)的空化氣泡和通氣氣泡交織在一起，導致航行器的受力和運動異常。這一現(xiàn)象因短暫和捕捉困難，始終無法深入探索研究，也因此成為一項關鍵核心技術，制約著該類航行器的發(fā)展。

“啟動!”隨著中心控制室的科研人員下達中控系統(tǒng)指令，實驗艙內平靜的水面掀起劇烈的波浪，水下暗流涌動，航行器高速沖出水面，這驚濤駭浪的瞬間被中控室的科研人員盡收眼底。“我們的實驗艙是真空的，有5000多噸水，科研人員只需要在系統(tǒng)中設置參數(shù)，就會造出不同的波、流，模擬不同的海洋環(huán)境。”姚熊亮介紹。

中控室大屏幕上同步展示的還有系統(tǒng)實時捕捉的各種實驗數(shù)據(jù)，通過與水聲專業(yè)的先進聲學技術的測量數(shù)據(jù)對比，該系統(tǒng)捕捉數(shù)據(jù)具有較高的精度，能夠滿足工程和科學研究使用。姚熊亮介紹，該系統(tǒng)可以開展高速、低速跨介質模型試驗或者部分原型實驗、深水試驗，涉及到流體力學、空泡動力學、熱力學等多個基礎學科的研究。

該系統(tǒng)運行后，姚熊亮總覺得時間不夠用，他帶領團隊同時開展多個前沿課題的研究，還有很多任務在排隊。“現(xiàn)在投入精力最多的是航行器出入水時出現(xiàn)的非線性非平穩(wěn)物理過程，我們必須通過大量模擬實驗把相似性規(guī)律吃透了，不然這個數(shù)據(jù)很難運用到實際的工程中。”與此同時，團隊還聯(lián)合其他領域的專家開展水下近場光學測量系統(tǒng)以及復合材料方面的研究。

圍繞該系統(tǒng)，團隊還設計一些小裝置，實現(xiàn)了技術突破。曾經(jīng)壓力測量需要將力轉化成電信號或運動信號，而如今科研人員可以實現(xiàn)波-波測量。“我們在裝置中輸入4個波就能測出我們這個航行體中的應力波，再反推入射波。”

航行器復雜動力學與控制試驗與測試系統(tǒng)是哈工程牽頭，10余家單位共同參與，歷時10年時間建造完成的。“這個項目是哈工程船海學科實力的體現(xiàn)，戴遺山教授的勢流理論、李維揚教授的流固耦合原理、黃勝教授的空化空泡理論，以及徐玉如院士的高度智能化倡導，均如實驗室建設的一盞盞明燈，沒有這些理論的支撐，我們對于航行器的運動和受力的測量就是一句空話。可以說，這個實驗裝置是幾代船海人智慧的結晶。”姚熊亮說，“我們一直以船海領域人才培養(yǎng)的搖籃著稱，如今，我們也可以實現(xiàn)‘飛天’夢了。”

(哈工程供圖)

關鍵詞：試驗裝置可以實現(xiàn) 海洋環(huán)境動力試驗壓力測量

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