[發(fā)明專利]一種超疏水表面減阻性能的測試裝置及測試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910059413.X
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN111458267B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王振龍;于福鑫;王涵;王玉魁;張甲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

1.一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：它包括水箱(11)、測試流道機(jī)構(gòu)、摩擦阻力檢測機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)，所述測試流道機(jī)構(gòu)由水流管路(8)將水箱(11)出口、水泵(10)、節(jié)流閥(9)、流量計(jì)(7)和噴管(12)依次相連組成，所述噴管(12)位于水箱內(nèi)，形成流動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，所述摩擦阻力檢測機(jī)構(gòu)包括彈性單元(1)、杠桿(2)、鉸鏈(3)和位移傳感器(4)，所述鉸鏈(3)固定連接在水箱(11)頂端，所述杠桿(2)豎直設(shè)置并與鉸鏈(3)相連，所述彈性單元(1)水平設(shè)置，一端與杠桿(2)中點(diǎn)相連，另一端固定連接在水箱(11)內(nèi)壁上，所述位移傳感器(4)與彈性單元(1)處于同一水平高度，且與彈性單元(1)位置相對(duì)的固定連接在水箱(11)內(nèi)壁上，所述位移傳感器(4)與數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)通信連接，所述數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)提供待測工件(13)所受的阻力值Fi，i＝1、2、3……N；所述位移傳感器(4)為采用激光三角測量原理的激光位移傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集卡(5)和計(jì)算機(jī)(6)，所述位移傳感器(4)將信號(hào)傳遞至數(shù)據(jù)采集卡(5)，所述數(shù)據(jù)采集卡(5)將處理后的信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)(6)，通過計(jì)算機(jī)(6)顯示待測工件(13)所受的阻力值F i。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：所述測試流道機(jī)構(gòu)中水箱(11)出口、水泵(10)和節(jié)流閥(9)安裝在同一水平高度上，所述流量計(jì)(7)和噴管(12)處于安裝在同一水平高度上，所述噴管(12)所處水平位置高于水箱(11)出口所處水平位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：所述彈性單元(1)為彈簧。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：所述流量計(jì)(7)為電磁流量計(jì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水表面減阻性能的測試裝置，其特征在于：所述水流管路(8)與水箱(11)出口通過管路接頭(14)相連，所述水箱(11)出口內(nèi)外壁及管路接頭(14)上均套接有橡膠密封圈(15)，利用管道接頭螺母(16)在水箱(11)出口外側(cè)將管路接頭(14)緊固。

7.一種基于權(quán)利要求1所述的超疏水表面減阻性能的測試裝置的測試方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟一：將未經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件水平粘貼在杠桿(2)底端，保證待測表面與噴管(12)處于同一水平高度；

步驟二：打開水泵(10)，待水流狀態(tài)穩(wěn)定后打開位移傳感器(4)，記錄此時(shí)流量計(jì)(7)的讀數(shù)Q以及數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)顯示的工件所受阻力值F1，關(guān)閉測試裝置；

步驟三：將經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件水平粘貼在杠桿(2)底端，保證待測表面與噴管(12)處于同一水平高度；

步驟四：打開水泵(10)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥(9)使流量計(jì)(7)得讀數(shù)為Q，待水流狀態(tài)穩(wěn)定后打開位移傳感器(4)，記錄此時(shí)數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)顯示的阻力值F 2，關(guān)閉測試裝置；

步驟五：通過公式計(jì)算得出超疏水表面的減阻率；

步驟六：調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)節(jié)流閥(9)至不同位置，獲得多組流場的流速值，流速值的計(jì)算公式為：其中D為噴管(12)的管徑；

步驟七：每組流速值重復(fù)步驟一到步驟五，完成不同流場流速下超疏水表面減阻性能的測試。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超疏水表面減阻性能的測試方法，其特征在于：所述未經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件所受阻力值及經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件所受阻力值均通過公式x＝2F i/k計(jì)算所得，其中x為位移傳感器(4)檢測到的杠桿(2)位移量，k為彈性單元(1)的剛度，i＝1、2、3……N。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超疏水表面減阻性能的測試方法，其特征在于：所述未經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件及經(jīng)過超疏水表面處理的待測工件的外形尺寸均為25mm×6mm×1.5mm。