[發明專利]仿生射流表面流體摩擦阻力測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201410027017.6
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103759919A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 趙剛;李芳;劉維新;劉文博;李照遠;孫壯志
• 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一種試驗裝置及方法，具體地說是測試流體對不同表面結構摩擦阻力的試驗裝置及方法。

背景技術

運輸工具在水中行進時的主要能耗是用來克服行進阻力，因此進行阻力分析和減小阻力，對于節約能源、改善工作狀況，提高工作效能具有重要意義。為了評估仿生射流表面的減阻特性，在旋轉圓盤測試模型上應用仿生射流減阻技術，加工出仿生射流表面旋轉圓盤測試模型，通過與光滑表面旋轉圓盤測試模型進行對比來衡量仿生射流表面的減阻效果。

目前，評估仿生射流表面減阻效果的試驗裝置較少，且多集中在旋轉射流測試方法，如專利號為：201110089369.0，名稱為“評估仿生非光滑表面及仿生射流表面減阻效果的試驗裝置”和專利號為：201120070969.8，名稱為“一種對摩擦阻力測試的試驗裝置”，通過筒體的旋轉為主流場速度提供動力，流速不好控制。

發明內容

本發明的目的在于提供結構簡單、操作容易、測試準確的仿生射流表面流體摩擦阻力測試裝置及方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明仿生射流表面流體摩擦阻力測試裝置，其特征是：包括支架、步進電機、密封水箱、水池、第一空心水軸、第二空心水軸、水泵，步進電機、密封水箱、水池、水泵安裝在支架上，步進電機位于密封水箱的下方，密封水箱里設置螺旋槳，步進電機連接螺旋槳，第一空心水軸通過配水環與第二空心水軸相連通，第二空心水軸連通水泵，水泵與水池通過第一管路相連通，水池與密封水箱通過第二管路相連通，密封水箱和水池里均充有液體，第一空心水軸上安裝傳力桿，傳力桿的端部安裝測力元件，第一空心水軸與配水環相連處安裝動密封裝置，配水環為空心結構，第一空心水軸位于配水環內的部分包含十字通孔結構，來自水泵的水通過第二空心水軸進入配水環，進而通過十字通孔結構進入第一空心水軸，通過第一空心水軸的端部懸空和在第一空心水軸的端部安裝光滑表面旋轉圓盤測試模型、仿生射流表面旋轉圓盤模型從而測試仿生射流表面旋轉圓盤模型的減阻性能。

本發明仿生射流表面流體摩擦阻力測試裝置還可以包括：

1、當第一空心水軸的端部安裝仿生射流表面旋轉圓盤模型時，仿生射流表面旋轉圓盤模型上安裝多孔射流器，仿生射流表面旋轉圓盤模型即為在光滑表面旋轉圓盤測試模型上設置射流孔，來自水泵的水首先進入多孔射流器，然后通過仿生射流表面旋轉圓盤模型的射流孔噴出。

2、多孔射流器里安裝柵格整流板。

3、第一管路上安裝溢流閥，第二空心水軸上安裝球閥和流量計。

本發明仿生射流表面流體摩擦阻力測試方法，其特征是：采用如下測試裝置：包括支架、步進電機、密封水箱、水池、第一空心水軸、第二空心水軸、水泵，步進電機、密封水箱、水池、水泵安裝在支架上，步進電機位于密封水箱的下方，密封水箱里設置螺旋槳，步進電機連接螺旋槳，第一空心水軸通過配水環與第二空心水軸相連通，第二空心水軸連通水泵，水泵與水池通過第一管路相連通，水池與密封水箱通過第二管路相連通，密封水箱和水池里均充有液體，第一空心水軸上安裝傳力桿，傳力桿的端部安裝測力元件，第一空心水軸與配水環相連處安裝動密封裝置，配水環為空心結構，第一空心水軸位于配水環內的部分包含十字通孔結構，來自水泵的水通過第二空心水軸進入配水環，進而通過十字通孔結構進入第一空心水軸，通過第一空心水軸的端部懸空和在第一空心水軸的端部安裝光滑表面旋轉圓盤測試模型、仿生射流表面旋轉圓盤模型從而測試仿生射流表面旋轉圓盤模型的減阻性能；當第一空心水軸的端部安裝仿生射流表面旋轉圓盤模型時，仿生射流表面旋轉圓盤模型上安裝多孔射流器，仿生射流表面旋轉圓盤模型即為在光滑表面旋轉圓盤測試模型上設置射流孔，來自水泵的水首先進入多孔射流器，然后通過仿生射流表面旋轉圓盤模型的射流孔噴出；

（1）在第一空心水軸上安裝光滑表面旋轉圓盤測試模型，步進電機開始工作，帶動螺旋槳旋轉，通過與第一空心水軸固連的傳力桿和測力元件測量光滑表面旋轉圓盤測試模型的阻力F₁，隨后將光滑表面旋轉圓盤測試模型拆除，測量第一空心水軸懸空時的阻力F₂，測量測力元件與第一空心水軸之間的距離L，則光滑表面旋轉圓盤測試模型引起的摩擦力矩M_s為

M_s=(F₁-F₂)L；