[發(fā)明專利]一種用于測量實驗室水槽中流體壁面剪切應力的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811481034.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109406097A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 孫志林;董海洋;胡余發(fā);張永濤;吳啟和;劉建波;張磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學;中交第二航務工程局有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種用于測量實驗室水槽中流體壁面剪切應力的裝置，其特征在于，包括流動腔、壓強腔、第一長直玻璃管以及第二長直玻璃管等，所述壓強腔疊放在流動腔的上表面，所述流動腔為一個長方體殼體，其左右兩端開口，上表面開有兩個第一通孔；所述壓強腔由第一空腔體和第二空腔體組成，所述第一空腔體的下表面開有第二通孔，第二空腔體的下表面開有第三通孔，第二通孔與位于第一空腔體下方的一個第一通孔相連通，第三通孔與位于第二空腔體下方的另一個第一通孔相連通，第一長直玻璃管固定連接在第一空腔體的上表面且與第一空腔體相連通，第二長直玻璃管固定連接在第二空腔體的上表面且與第二空腔體相連通。

2.根據權利要求1所述的一種用于測量實驗室水槽中流體壁面剪切應力的裝置，其特征在于，所述第一長直玻璃管和第二長直玻璃管的外壁均標示有刻度，刻度精確到毫米。

3.根據權利要求1所述的一種用于測量實驗室水槽中流體壁面剪切應力的裝置，其特征在于，所述流動腔和壓強腔均采用透明有機玻璃制成。

4.一種用于測量實驗室水槽中流體壁面剪切應力的方法，其特征在于，該方法在權利要求1-3任一項所述的裝置中實現，該方法為：

將裝置置于邊壁待測點，流動腔與水流方向平行，當水流流經第一空腔體和第二空腔體的下表面時，由于阻力的存在，導致水流壓強降低，通過測量第一空腔體和第二空腔體內水流的壓強差，計算出應觀測點的水流切應力。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：

(1)在實驗室水槽試驗中，將裝置置于邊壁待測點，流動腔與水流方向平行，往第一長直玻璃管和第二長直玻璃管內灌輕質油，直至煤油量達到第一長直玻璃管和第二長直玻璃管上刻度的1/2至2/3處；

(2)當水流流經第一空腔體和第二空腔體的下表面時，由于阻力的存在，導致水流壓強降低，讀出第一長直玻璃管和第二長直玻璃管的液面差Δh，換算為壓強差：ΔP＝ρ_oilgΔh，計算對應的邊壁切應力τ_ω數值：ρ_oil為輕質油的密度，g取9.8m/s²，H為流動腔的高，X為兩個第一通孔的中間距，τ_ω單位Pa，Δh和X單位mm，H單位m。