一种测量平板流动阻力的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水动力学领域，具体而言涉及一种将力学信号转变为电学信号输出的实验装置。
【背景技术】
[0002]船舶或水下航行器航行时，会产生三种阻力:摩擦阻力、兴波阻力和粘压阻力，其中摩擦阻力是最大的。此外，在水、石油、液态化学物质等流体的运输中，运输管道的表面摩擦阻力在其总阻力中也占有很大比例。
[0003]为了降低上述摩擦阻力，现有技术中提供了多种技术方案。尤其是近年来出现的超疏水表面减阻技术推动了减阻技术的发展。现有技术中通常采用的一种技术方案包括采用具有荷叶微表面结构的疏水表面来有效地减小阻力。随着复合接触角理论为超疏水表面的减阻技术提供了理论基础，超疏水表面减阻技术对于提高船舶快速性、降低生产能耗具有重要意义。为了研宄超疏水表面的摩擦阻力特性需要设计相应的实验对超疏水表面的摩擦阻力进行测试，随着对超疏水表面涂层流动减阻实验的大量研宄，对实验及其设备的要求也越来越高。
[0004]然而，现有技术中对于超疏水表面摩擦阻力的测试通常采用传统的水洞装置，由于水洞装置结构复杂、占地面积大、成本高、实验段流场难于模拟、试验周期长，因而在使用过程中具有一定的局限性。并且，采用在水洞中悬挂平板的应变式天平测量法，可能使平板出现较大的俯仰摆动，造成一定实验误差。随着PIV测速技术(微粒成像速度测量技术)的发展，使直接观测涂层表面的速度成为可能，但在近壁面10 %的范围内由于速度偏振，测量值低于理论值。
[0005]因此设计一个结构简单、成本低、容易拆卸、实验段容易模拟、能够直接测量摩擦阻力的实验装置具有重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明正是基于现有技术中的上述需求而提出的。本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、容易拆卸、实验段容易模拟、能够直接测量摩擦阻力的实验装置。
[0007]为了解决上述问题，本发明提供了如下的技术方案。
[0008]—种实验装置，用于测量平板在水流中的摩擦阻力，所述实验装置包括:导流壳、外板、滑动载体、支撑架和底座；所述导流壳，设置在所述实验装置的流体流动方向的上游端部以及下游端部，导流壳与支撑架连接；所述支撑架，用于承载所述实验装置的各个部件；所述支撑架形成为矩形框，所述导流壳分别设置在所述矩形框的外侧，所述外板设置于所述矩形框的内侧；所述外板，用于承载所述滑动载体；所述外板形成为矩形，与所述支撑架可拆卸地固定连接；所述外板包括前外板，所述前外板靠近所述支撑架的前面设置，所述前外板设置有矩形开口，所述前外板的开口上方设置有轴承凹槽，所述轴承凹槽从所述前外板的内侧面向后延伸，所述轴承凹槽用于承载滑动载体的上轴允许所述上轴在所述轴承凹槽内沿左右方向滑动；所述外板的开口左右两侧设置限位柱，通过限位柱止挡所述滑动载体来限位所述滑动载体的运动范围；所述开口的下方设置有连接件，所述连接件上设置有电阻应变片，所述电阻应变片与滑动载体上设置的顶针配合将滑动载体的运动转化为电信号从而感测滑动载体的运动；所述滑动载体包括平板构件；所述平板构件的前表面上端固定设置有上轴承，所述上轴承上设置有上轴；所述平板构件的中部设置有中部开口，所述中部开口的外围设置有第一组实验板连接件，所述第一组实验板连接件将用于测试的实验板与所述滑动载体连接；所述平板构件的下部设置有下轴承单元，所述下轴承单元设置在所述平板构件的前表面上，所述下轴承单元通过轴连接件与所述平板构件的前表面相连；所述轴连接件垂直于所述平板构件的前表面设置，一端与所述平板构件的外表面固定，另一端连接下轴；所述下轴的一端与所述轴连接件相连另一端套设有轴承；所述平板构件的下端设置有顶针，所述顶针设置在所述平板构件的正下方，并与所述平板构件固定连接，所述顶针的运动作用于所述电阻应变片上，从而依据所述顶针的位移产生电信号；所述底座，设置在所述支撑架的下表面，包括固定装置，通过所述固定装置将所述实验装置在测试环境中安装定位。
[0009]优选地，所述导流壳，该实验装置包括两个分开对称设置的两个导流壳，每个导流壳的横截面形成为展弦比为2的曲线线形，或者是所述导流壳的横截面形成为折角型；采用4.9MM厚*174MM长的不锈钢板通过辊弯机加工后再将两块弯曲的钢板通过焊接连接而成。
[0010]优选地，所述下轴承单元8优选包括两组分别相对于所述平板构件的中线对称设置于所述平板构件的左右两侧。
[0011 ] 优选地，所述外板还包括后外板，所述前外板与所述后外板相对设置，所述前外板与所述后外板之间通过钢柱连接。
[0012]优选地，所述实验板连接件的尺寸设置为，当固定有实验板的所述滑动载体悬挂于所述外板的轴承凹槽上用于测试所述实验板的疏水特性时，所述实验板连接件的尺寸使得所述实验板的外表面与外板的外表面在同一平面上
[0013]本发明的上述实验装置能够，结构简单，应用性强，能够精确地测量较小的平板流动阻力。
【附图说明】
[0014]为了更好地说明本发明的【具体实施方式】，本发明中包括如下附图，以便于结合附图对本发明专利的实施例进行详细阐述。
[0015]图1为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的结构图；
[0016]图2为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的导流壳结构图；
[0017]图3为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的支撑架结构图；
[0018]图4为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的右侧板结构图；
[0019]图5为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的滑动载体结构图；
[0020]图6为本发明实施例的一种测量平板阻力的实验装置的底座结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明实施例的【具体实施方式】进行进一步地阐述，需要说明的是，该【具体实施方式】仅仅是对本发明【具体实施方式】的说明，并不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0022]本发明实施例中的测量平板阻力的实验装置的结构如图1所示。所述测量平板阻力的式样装置包括:导流壳1、外板2、滑动载体3、支撑架4和底座5。
[0023]所述导流壳I设置在所述实验装置的端部，具体而言位于所述实验装置的流体流动方向的上游端部以及下游端部，导流壳通过螺钉与支撑架可拆卸地连接。在所述导流壳I的作用下流经实验段的流体能够保持稳定的流速。
[0024]所述导流壳的结构如图2所示，该实验装置包括两个分开对称设置的两个导流壳，分别设置在所述实验装置的流体流动方向的上游端部以及下游端部，每个导流壳的横截面形成为展弦比为2的曲线线形，或者是所述导流壳的横截面还可以形成为折角型。导流壳采用4.9MM厚*174MM长的不锈钢板通过辊弯机加工后再将两块弯曲的钢板通过焊接连接而成。
[0025]本发明实施例的实验装置的支撑架4的结构如图3所示，所述支撑架用于承载所述实验装置的各个部件。所述支撑架形成为矩形，优选地采用4根方钢焊接而成，左右方钢高度为950MM，上下方钢长1350MM。采用上述方钢制成的显著进步在于，上述方钢的质量较大，在循环水槽中可以有效地防止波浪的冲击和水流流速微小变化对实验装置产生的扰动。所述导流壳分别设置在所述支撑架四根方钢组成的矩形框的外侧。如图1所示，所述外板2设置于所述支撑架四根方钢组成的矩形框的内侧。上下左右四跟方钢上均攻有深为12MM的丝孔。进一步地，本发明实施例的支撑架设置为框架的形状并不是本领域的常规选择，因为，预料不到地，当上述支撑架形成为所述框架时，可以有效抑制实验装置内部间流场变化，同时还能够节约生产用料及成本。
[0026]所述支撑架4下部的方钢的底面两端焊接有两个底座钢片14，所述底座钢片优选为薄钢片，每个底壁钢片上均开有两个直径为?ο.5MM的通孔15，通过螺钉或螺栓与所述通孔的配合将所述支撑架固定在其它的固定物上，从而实现减阻实验装置的搭建。
[0027]所述外板2用于承载所述滑动载体3，并固定设置于所述支撑架4的内侧面上。进一步地，所述外板2设置于所述支撑架四根方钢组成的矩形框的内侧。所述外板优选地也形成为矩形，所述矩形的外板与所述矩形的支撑架通过螺钉或螺栓可拆卸地固定连接。
[0028]如图4所示，优选地所述外板的长度方向上的上下两边均设置有3个固定点，所述外板宽度方向的左右两边均设置有2个固定点。进一步优选地，所述固定点为通孔，所述通孔与所述支撑架上的所述丝孔相对应，从而通过螺钉将所述外板稳固地连接在支撑架上。这种连接方式能够形成稳固可靠的固定从而避免外板2在实验过程中晃动，影响实验的精度。
[0029]优选地，所述支撑架的内侧面设置前、后两个外板，所述前外板靠近所述支撑架的前面、所述后外板靠近所述支撑架的后面设置。如图4所示，所述前、后两个外板优选地均采用4.9MM的钢板制成。所述前、后两个外板均设置有开口，所述开口优选地为矩形，两个开口相对地设置在所述外板2的中央。前后两个外板之间通过钢柱18连接在一起。
[0030]以前外板为例，所述前外板为矩形的形状，长1300MM、高110(MM ;前外板中间留有开口 16，所述中间开口也为矩形的形状，长604MM、高304MM。
[0031]所述前外板的开口 16上方通过螺钉连接有轴承凹槽17 ;具体而言，所述轴承凹槽17连接在开口上方的7MM处，所述轴承凹槽17从所述前外板的内侧面向后延伸，进一步地，所述轴承凹槽17的左右方向的长度510MM、上下方向的高度为17MM、前后方向的宽度为32MM。所述轴承凹槽用于承载滑动载体3的上轴21，允许所述上轴在所述轴