[發明專利]一種適應于射流表面及非光滑表面的阻力測試裝置

有效

• 申請號: 201210487874.5
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102998087B
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 趙剛;谷云慶;劉文博;鄭金興;李照遠;張殊;汝晶;劉明明;趙健英;朱玉敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種摩擦阻力的測試裝置，具體的說是一種能夠用于測試流體對不同表 面摩擦阻力的測試裝置，尤其適用于對射流表面的減阻效果測試。

背景技術

目前可應用于流、固界面之間摩擦阻力測試的實驗裝置主要有水洞、風洞、水池和水槽。 通過實驗的方法來研究流體摩擦阻力特性，獲得了許多重要的湍流現象，對推進流體減阻理 論的發展起到了至關重要的作用。航行器在流體中行進時，動力源主要用于克服摩擦阻力， 降低其表面摩擦阻力不但提高了續航能力和航行速度，而且能夠節約能源。對于減阻技術的 研究，具有很高的實用價值。根據理論推算，在動力和能源一定的情況下，假如將阻力減小 10%，則巡航速度和航程可同時增加約3.57%。因此設計研究一個能夠評估流體對不同表面的 摩擦阻力的測試裝置顯得尤為重要，尤其在應用射流表面減阻技術的同時，可以對其減阻效 果進行評估。傳統的流體動力學研究中大多采用水洞和水槽等裝置，其造價高昂，耗資巨大， 實驗條件不易控制，結構復雜，且多采用封閉式圓管結構，大大限制了其測試應用領域，更 無法進行射流表面阻力測試實驗。現有的拖曳測試裝置又受限于水池長度，且費用昂貴。如 何使測試裝置簡單、可靠，且能夠評估不同表面減阻效果，為實際應用提供可靠依據，仍存 在諸多問題。上述測試裝置用于實用教學或非光滑表面研究比較適用，但其限制因素多，無 法廣泛應用，且無法進行射流表面減阻研究。而目前的射流表面流體摩擦測試裝置多是“旋 轉式”，不僅測量復雜，精度不高，而且旋轉時，水流場的情況比較復雜，無法準確評估，更 增加了測試難度；同時實現射流方法復雜，較難實現，且與現實情況相差較多，說服力不強。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單、成本低廉、實驗條件易控制的能夠實現對二維平面 運動的適應于射流表面及非光滑表面的阻力測試裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

包括模型、射流部分和驅動部分；

所述模型為空心、底部有開槽的殼體；

所述射流部分包括水箱、潛水泵、實驗樣件和整流板，水箱固定在模型底部且水箱的開 口與模型底部的開槽相對應，潛水泵置于水箱內部，潛水泵的進水口與外界相通，整流板3 設置于水箱內部并位于潛水泵的出水口之后，實驗樣件安裝于模型底部的開槽處；

所述驅動部分包括安裝在模型內的電機和由所述電機驅動的螺旋槳。

本發明還可以包括：

1、所述整流板為兩塊，水箱內部有兩道插槽，所述整流板嵌在所述插槽中。

2、所述電機固定在水箱上，電機輸出軸通過聯軸器與齒輪軸相連，齒輪軸與傳動軸之間 設置有傳動齒輪組，傳動軸與模型之間設置有密封裝置，螺旋槳安裝在傳動軸上。

射流部分中的潛水泵啟動后，實現向水箱中持續供水，驅動部分中的電機作為動力源， 帶動螺旋槳旋轉，驅動測試裝置行駛，在相同工況下、相同時間內通過速度傳感器對多組實 驗樣件條件下的測試裝置的行駛速度進行測量、比較、分析，來評估射流表面及非光滑表面 的減阻效果。

可通過改變實驗樣件上射流孔的大小、排布、形狀、表面形貌或在其表面加工不同結構 的非光滑表面來模擬不同條件下測試裝置行進過程以及評估射流表面和非光滑表面結構的減 阻效果。

測試過程是在相同初始條件相同工況下，測量測試裝置在光滑表面與射流表面（非光滑 表面）的實驗樣件情況下相同時間點的行駛速度，通過對比速度來評估射流表面（非光滑表 面）的減阻效果。測量主要通過速度傳感器，以便精確的采集到測試裝置行駛過程中的速度 值。