评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置及方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置及方法，包括水洞、悬垂钢丝、激光测振仪、泵，水洞里充有液体，悬垂钢丝的顶端均固定在水洞上方的支架上，悬垂钢丝的底端均连接光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型，悬垂钢丝的底端均且位于水洞里的液面以下，悬垂钢丝的顶端均位于同一平面上，激光测振仪设置在最右端的悬垂钢丝的右侧。本发明采用步进电机带动丝杠螺母机构为测试模型提供动力，测试原理简单直观，测试结果可靠。
【专利说明】评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种试验装置及试验方法，具体地说是测量流体摩擦阻力的试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002]运输工具在水中行进时的主要能耗是用来克服行进阻力，因此进行阻力分析和减小阻力，对于节约能源、改善工作状况，提高工作效能具有重要意义。运输工具行进阻力主要由摩擦阻力和压差阻力组成，其中摩擦阻力占总阻力的绝大部分，因此进行摩擦阻力的分析和测量是进行阻力分析的关键。
[0003]目前，评估仿生射流表面减阻效果的试验装置较少，且多集中在旋转射流测试方法，如专利号为:201110089369.0，名称为“评估仿生非光滑表面及仿生射流表面减阻效果的试验装置”和专利号为:201120070969.8，名称为“一种对摩擦阻力测试的试验装置”，通过筒体的旋转为主流场速度提供动力，流速不好控制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供能够测量不同流速时光滑表面和仿生射流表面平板的流体摩擦阻力的评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置及方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置，其特征是:包括水洞、悬垂钢丝、激光测振仪、泵，水洞里充有液体，悬垂钢丝的顶端均固定在水洞上方的支架上，悬垂钢丝的底端均连接光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型，悬垂钢丝的底端均且位于水洞里的液面以下，悬垂钢丝的顶端均位于同一平面上，激光测振仪设置在最右端的悬垂钢丝的右侧，当液体静止时，悬垂钢丝的底端位均于一个平面上，当液体流动时，光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型在液体作用下带动悬垂钢丝在竖直方向上产生偏角，激光测振仪可测得最右端悬垂钢丝的位移，当悬垂钢丝的底端连接仿生射流表面测试平板模型时，仿生射流表面测试平板模型上安装多孔射流器，泵通过第一管路连通水洞，泵通过第二管路连通多孔射流器，仿生射流表面测试平板模型上设置通孔，通孔与多孔射流器的孔相对应设置，泵将水洞里的液体通过第一管路和第二管路引入多孔射流器进而从仿生射流表面测试平板模型的通孔射出。
[0007]本发明评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置还可以包括:
[0008]1、泵还通过第三管路连通水洞，第三管路上安装溢流阀，第二管路上安装流量计和球阀。
[0009]2、所述的多孔射流器上安装栅格整流板。
[0010]本发明评估仿生射流表面平板减阻效果的试验方法，其特征是:采用如下试验装置:包括水洞、悬垂钢丝、激光测振仪、泵，水洞里充有液体，悬垂钢丝的顶端均固定在水洞上方的支架上，悬垂钢丝的底端均连接光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型，悬垂钢丝的底端均且位于水洞里的液面以下，悬垂钢丝的顶端均位于同一平面上，激光测振仪设置在最右端的悬垂钢丝的右侧，当液体静止时，悬垂钢丝均为竖直状态，悬垂钢丝的底端位均于一个平面上，当液体流动时，光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型在液体作用下带动悬垂钢丝在竖直方向上产生偏角，激光测振仪可测得最右端悬垂钢丝的位移，当悬垂钢丝的底端连接仿生射流表面测试平板模型时，仿生射流表面测试平板模型上安装多孔射流器，泵通过第一管路连通水洞，泵通过第二管路连通多孔射流器，仿生射流表面测试平板模型上设置通孔，通孔与多孔射流器的孔相对应设置，泵将水洞里的液体通过第一管路和第二管路引入多孔射流器进而从仿生射流表面测试平板模型的通孔射出；泵还通过第三管路连通水洞，第三管路上安装溢流阀，第二管路上安装流量计和球阀；
[0011](I)将悬垂钢丝的底端安装光滑表面平板测试模型，测量悬垂钢丝顶端到激光测振仪的铅垂距离H和光滑表面平板测试模型在水中的重力Gs ；
[0012](2)改变水洞中的液体流速并保持恒定流速状态；
[0013](3)通过激光测振仪检测最右端的悬垂钢丝的移动距离Ds，所述的移动距离Ds是指最右端的悬垂钢丝在激光测振仪所发出的光路上的水平移动距离，再根据下式计算光滑表面平板测试模型的流体摩擦阻力fs:
[0014]
【权利要求】
1.评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置，其特征是:包括水洞、悬垂钢丝、激光测振仪、泵，水洞里充有液体，悬垂钢丝的顶端均固定在水洞上方的支架上，悬垂钢丝的底端均连接光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型，悬垂钢丝的底端均且位于水洞里的液面以下，悬垂钢丝的顶端均位于同一平面上，激光测振仪设置在最右端的悬垂钢丝的右侧，当液体静止时，悬垂钢丝的底端位均于一个平面上，当液体流动时，光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型在液体作用下带动悬垂钢丝在竖直方向上产生偏角，激光测振仪可测得最右端悬垂钢丝的位移，当悬垂钢丝的底端连接仿生射流表面测试平板模型时，仿生射流表面测试平板模型上安装多孔射流器，泵通过第一管路连通水洞，泵通过第二管路连通多孔射流器，仿生射流表面测试平板模型上设置通孔，通孔与多孔射流器的孔相对应设置，泵将水洞里的液体通过第一管路和第二管路引入多孔射流器进而从仿生射流表面测试平板模型的通孔射出。
2.根据权利要求1所述的评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置，其特征是:泵还通过第三管路连通水洞，第三管路上安装溢流阀，第二管路上安装流量计和球阀。
3.根据权利要求1或2所述的评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置，其特征是:所述的多孔射流器上安装栅格整流板。
4.评估仿生射流表面平板减阻效果的试验方法，其特征是:采用如下试验装置:包括水洞、悬垂钢丝、激光测振仪、泵，水洞里充有液体，悬垂钢丝的顶端均固定在水洞上方的支架上，悬垂钢丝的底端均连接光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型，悬垂钢丝的底端均且位于水洞里的液面以下，悬垂钢丝的顶端均位于同一平面上，激光测振仪设置在最右端的悬垂钢丝的右侧，当液体静止时，悬垂钢丝均为竖直状态，悬垂钢丝的底端位均于一个平面上，当液体流动时，光滑表面平板测试模型或仿生射流表面测试平板模型在液体作用下带动悬垂钢丝在竖直方向上产生偏角，激光测振仪可测得最右端悬垂钢丝的位移，当悬垂钢丝的底 端连接仿生射流表面测试平板模型时，仿生射流表面测试平板模型上安装多孔射流器，泵通过第一管路连通水洞，泵通过第二管路连通多孔射流器，仿生射流表面测试平板模型上设置通孔，通孔与多孔射流器的孔相对应设置，泵将水洞里的液体通过第一管路和第二管路引入多孔射流器进而从仿生射流表面测试平板模型的通孔射出；泵还通过第三管路连通水洞，第三管路上安装溢流阀，第二管路上安装流量计和球阀； (1)将悬垂钢丝的底端安装光滑表面平板测试模型，测量悬垂钢丝顶端到激光测振仪的铅垂距离H和光滑表面平板测试模型在水中的重力Gs ； (2)改变水洞中的液体流速并保持恒定流速状态； (3)通过激光测振仪检测最右端的悬垂钢丝的移动距离Ds，所述的移动距离Ds是指最右端的悬垂钢丝在激光测振仪所发出的光路上的水平移动距离，再根据下式计算光滑表面平板测试模型的流体摩擦阻力fs: / = d ' ' II (4)将光滑表面平板测试模型替换成仿生射流表面测试平板模型，测量仿生射流表面测试平板模型在水中的重力Gp启动泵，调节球阀的开度来调节流量计的流量，通过流量的变化来调节多孔射流器的射流速度； (5)重复步骤(2)和(3)得到仿生射流表面平板测试模型的摩擦阻力&:
5.根据权利要求4所述的评估仿生射流表面平板减阻效果的试验装置，其特征是:所述的多孔射流器上安装栅格 整流板。
【文档编号】G01M10/00GK103759918SQ201410027016
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】赵刚, 李芳 , 刘维新, 孙壮志, 李照远, 刘文博 申请人:哈尔滨工程大学