本发明属于船舶与海洋工程，特别涉及一种可调水质参量的液体抗拉强度测量装置及测量方法。
背景技术：
1、参考传统船舶与海洋工程试验规程，基于缩尺模型实验相似理论，空化实验往往无法完美复现工程应用过程中所出现的问题，引发一系列尺度效应，如：缩尺航速下的空化剧烈程度差异、空化位置差异、载荷换算无法对应等。此类问题一直困扰空化实验，至今无完美的解决方案。人工掺气作为可行的空化实验技术，可以有效提升空化实验效果。
2、然而一味向水中掺气，无法有效建立气核与跨介质实验现象及其载荷结果之间的换算关系。掺气的本质是改变了实验水质，然而实验室水质与工程应用水域水质之间还存在其他差异，如温度、盐度、密度等，其中温度和盐度差异会直接导致密度等参量的差异，因此无需对所有的参数都开展研究，但是具体哪些参数会产生多大的影响，少见在同一实验框架下的统一度量结果。同时从工程应用角度出发，多数情况下，希望有适量的一个或多个可控参数，不希望参数过多，参数过多会导致实验结果不可控，出现较大误差。那么除了上述的密度参数，还需要利用其他参数来囊括非重要参量的影响。与空化数相似，早期物理学家提出液体抗拉强度概念，液体抗拉强度认为液体中存在缺陷，这些缺陷位置是流场中最易发生空化的部位，气核正是流体中存在的“缺陷”。通过获取液体抗拉强度，能够缩尺航速下的空化剧烈程度一致、空化位置一致、载荷换算相对应。但是如何获取不同水质参量的液体抗拉强度，目前还没有相关的测量装置。
3、综上，相关技术均是对水的液体抗拉强度进行测量，并没有对可调水质参量的液体抗拉强度进行测量的装置，且当需要对天然水域的液体进行抗拉强度测量时，相关技术多是取液体到实验室进行测量，无法直接对天然水域的液体进行试验，导致测量结果误差较大。
技术实现思路
1、根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可调水质参量的液体抗拉强度测量装置及测量方法，结构较小，不仅能够在实验室进行试验，也能够在天然水域所在区域进行试验，且本发明通过在试验水池中加入换能器，发射出一定强度的声波，能够使液体产生空化效应，进而通过水听器利用声学原理测量水质变化，并采用文丘里管通过动态测量方法对可调水质参量的液体抗拉强度测量，获取不同类型的液体在空化现象下的流体情况。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
3、一种可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，包括：
4、掺气与输水模块，包括气罐和掺气仪，所述气罐向所述掺气仪输入预定类型和预定气压的气体；
5、水质参量调控模块，包括试验水池，所述试验水池内有预定水质参量的液体，所述试验水池通过第一出水管向所述述掺气仪输入液体，气体和液体通过掺气仪形成水气混合物后通过第二出水管进入到所述试验水池中，所述试验水池中设有换能器和接收换能器信号的水听器；
6、数据采集模块，包括空化管路、文丘里管和下管路，所述空化管路一端与所述试验水池相连通，所述空化管路另一端与所述文丘里管的上端相连，所述下管路一端与所述文丘里管的下端相连，所述下管路另一端用于排水，所述空化管路靠近所述文丘里管的一侧上开设有孔，所述孔内布置压力传感器。
7、进一步地，所述气罐包括一级气罐和二级气罐，所述一级气罐的第一出气口与所述二级气罐的第二进气口相连，所述二级气罐的第二出气口与所述掺气仪相连，所述二级气罐上设置有调压阀，所述二级气罐能够通过冷藏或加热改变温度，使得掺入到掺气仪的气体为预设温度。
8、进一步地，还包括第一电脑，所述换能器和所述水听器均与所述第一电脑相连。
9、进一步地，所述观测模块还包括高速摄影机、激光光源、led光源和噪声传感器，所述高速摄影机、激光光源、led光源和噪声传感器均设在所述文丘里管外侧；
10、通过高速摄影机拍摄激光光源下的文丘里管内的流体，获取流场中的流速和流线图；
11、通过高速摄影机拍摄led光源下的文丘里管内的流体，获取流场中的空化现象图。
12、进一步地，还包括第二电脑，所述高速摄影机、激光光源、led光源和噪声传感器均与所述第二电脑相连。
13、进一步地，压力传感器通过连接信号放大器后与所述第二电脑相连。
14、进一步地，测得的上游压力换算成喉部压力：
15、
16、其中，p1为喉部压力、p2为上游测得压力、c为阻力系数、ρ为被测流体密度、q为流经喉部的流量、d为喉部的直径；
17、随着流速的增加，喉部压力减小，当喉部压力减小到临界压力时，喉部发生空化初生，此时临界压力与饱和蒸气压之间的差值为抗拉强度：
18、p抗＝pv-p’1 式(2)
19、其中，p抗为抗拉强度、pv为饱和蒸气压、p’1为喉部发生空化初生时的压力。
20、进一步地，所述空化管路包括主输水管、三通阀、回水管路、副输水管、四分管和上管路，所述主输水管一端与试验水池相连通，另一端与所述三通阀的第一口相连，所述主输水管上设有第一球阀，所述回水管路一端与三通阀的第二口相连，另一端与试验水池相连通，所述副输水管的一端与三通阀的第三口相连，另一端与四分管的第四口相连，所述副输水管上设有第二球阀，所述上管路一端与四分管的第五口相连，另一端与文丘里管的上端相连，所述四分管的第六口和第七口上分别设有第一泄气管和第二泄气管，所述第二泄气管与所述下管路相连，所述第一泄气管、上管路和第二泄气管上分别设有第一蝶阀、第二蝶阀和第三蝶阀，所述下管路上连接有回流管，回流管上设有流量计和第四蝶阀。
21、进一步地，所述空化管路通过吸水泵向所述试验水池中抽水。
22、一种可调水质参量的液体抗拉强度测量方法，应用于任一项所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，所述方法包括：
23、对掺气仪掺入预定类型和预定气压的气体，向掺气仪输入水，气体和水在掺气仪中形成水气混合物；
24、当装置用于实验室时，在试验水池内加入预定水质参量的液体，当装置用于天然水域液体抗压强度测量时，试验水池为天然水域，天然水域为预定水质参量的液体；
25、将水气混合物打入试验水池中；
26、通过换能器试验水池中发射声学信号，根据水听器接收声学信号，改变声信号的发射参数，最终根据声学信号的衰减程度，获取液体的物理特性变化；
27、将压力传感器获取的压力数值转换为液体抗拉强度。
28、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
29、本发明结构巧妙，能调节并测量水质对液体抗拉强度的影响，具有功能齐全，操作便捷的优点。通过掺气、在水中混入晶体盐、加热、改变液体种类等方法，可调节水质，并通过水听器测量水质变化。通过空化管路，结合可调功率水泵，可在极大范围内调节管路中流体的流速，获得更明显的空化实验效果。结合piv流场测量系统、高速摄像机和led光源，可清晰捕捉空化过程中的流场运动，提升实验可视化效果。通过噪声传感器和压力感传感器，测量空化过程的噪声和压力变化，结果相互对比与验证。该装置为空化实验进一步精细化提供了参考与借鉴，可在水下发射、螺旋桨、机翼等相关研究中广泛应用。
1.一种可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于：
10.一种可调水质参量的液体抗拉强度测量方法，应用于权利要求1-9任一项所述的可调水质参量的液体抗拉强度测量装置，其特征在于，所述方法包括：
