一種旋轉(zhuǎn)式非光滑表面減阻測量實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式非光滑表面減阻測量實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]仿生非光滑表面減阻技術(shù)一直是國內(nèi)外研究的熱點問題之一。其減阻效果明顯，而且不會給器械帶來額外能量消耗，也不會占用空間，綠色環(huán)保。因此，使用實驗的方法對仿生非光滑表面技術(shù)行定量的研究就顯得比較重要。
[0003]在傳統(tǒng)的流體力學(xué)的研究中，大多數(shù)采用水洞，風洞，水池等實驗設(shè)備，采用上述實驗技術(shù)手段不僅占地面積大，體積龐大，而且需要耗費大量的費用，從而在諸多方面都將受到一定的局限和制約。若采用水池中進行實驗時，首先，水池長度有限，不能滿足無限長的要求，而且速度參數(shù)只能在較小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，僅能模擬低流速運動狀態(tài)下的阻力測試要求，難以模擬船舶在高速航行時的環(huán)境。此外，上述裝置無法實現(xiàn)斜向非光滑表面的阻力測試。
[0004]因此，研發(fā)設(shè)計一臺造價低廉、性能穩(wěn)定，還能進行旋轉(zhuǎn)操作的小型阻力測試裝置對于仿生表面課題的研究具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對目前的流體阻力測試裝置無法調(diào)控阻力、體積龐大的問題，提出了一種能調(diào)控阻力、結(jié)構(gòu)簡單成本低的旋轉(zhuǎn)式非光滑表面減阻測量實驗裝置。
[0006]本發(fā)明所述的一種旋轉(zhuǎn)式非光滑表面減阻測量實驗裝置，包括實驗本體、用于提供動力的離心栗和用于儲存流體的水池，所述的實驗本體的流體流入口與所述的離心栗的出水口管道連通，所述的實驗本體的流體流出口通過管道引入所述的水池內(nèi)，所述的離心栗的進水口與所述的水池管道連通，其特征在于:所述的實驗本體包括流道底座、用于模擬流道的殼體、阻力調(diào)控組件和控制器，所述的阻力調(diào)控組件安裝在所述的殼體內(nèi)部，所述的阻力調(diào)控組件與所述的控制器相應(yīng)的端口連接；
[0007]所述的殼體包括位于前部的流道擴散段、位于中部的流道實驗段和位于尾部的流道收縮段，所述的流道擴散段的前端減縮形成與所述的離心栗的出水口管道連通的流體流入口，所述的流道收縮段的末端減縮形成的流體流出口通過管路引至所述的水池中；所述的流道實驗段的上板、底板分別設(shè)有同軸的安裝通孔，并且所述的流道實驗段的上板的安裝配有端蓋；
[0008]所述的阻力調(diào)控組件包括實驗樣件、轉(zhuǎn)盤、測量軸、流速測量儀和應(yīng)變片，所述的實驗樣件的上端面為調(diào)節(jié)阻力的非光滑表面，所述的實驗樣件嵌入所述的流道實驗段的底板的安裝通孔后與轉(zhuǎn)盤固接，并保證所述的實驗樣件與所述的流道實驗段之間密封；所述的轉(zhuǎn)盤的外圈設(shè)有刻度，所述的轉(zhuǎn)盤與所述的流道實驗段底板固接的指針配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)控；所述的測量軸的下端抵在所述的流道底座上，所述的測量軸的上端穿過轉(zhuǎn)盤中心孔與所述的實驗樣件底部帶軸承端蓋的軸承配合；所述的應(yīng)變片設(shè)置在測量軸頂部與軸承之間的位置，并且所述的應(yīng)變片、所述的流速測量儀的控制端分別與所述的控制器相應(yīng)的端口電連。
[0009]所述的流體流入口截面、流體流出口的截面均為圓形，而中間的流體實驗段截面為矩形。
[0010]所述的流道實驗段設(shè)有用于安裝所述的阻力調(diào)控組件的安裝孔，并且所述的流道實驗段的上板的安裝孔配有端蓋。
[0011]所述的底板的安裝通孔為臺階孔，并且下部分的臺階外直徑小于上部分的臺階外直徑，所述的實驗樣件的側(cè)壁與安裝孔匹配。
[0012]所述的實驗樣件的上端面為均布若干V形溝槽的非光滑表面、均布若干矩形溝槽的非光滑表面或者大變形曲面。
[0013]所述的實驗樣件的上端面為圓盤形、圓弧形或仿生曲面。
[0014]所述的流道實驗段與實驗樣件之間的密封采用防止流體泄漏的磁流體密封。
[0015]所述的軸承端蓋卡在實驗樣件底部設(shè)置的凹槽內(nèi)，并且保持軸承端蓋與軸承同軸。
[0016]所述的流道實驗段的遠離指針的一側(cè)設(shè)有用于卡住轉(zhuǎn)盤的定位栓。
[0017]所述的端蓋通過四個螺栓固定在所述的流道實驗段的上板上，并且所述的端蓋與所述的上板之間夾有密封墊片。
[0018]本發(fā)明的工作原理:整個裝置流體動力由離心栗提供，流體存放的裝置為水池。在裝配完整個裝置后，松開定位栓，使轉(zhuǎn)盤處于可以自由轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)動到需要測量的角度，再擰緊定位栓，這樣轉(zhuǎn)盤不會轉(zhuǎn)動。開始實驗后，流體被離心栗從水池中抽出，流以管道后。流體從流道擴散段的流體流入口流入，流經(jīng)流道實驗段，再從流道收縮段流出，最后流回到水池，完成一個循環(huán)。由于本實驗臺的是封閉的，因此流體可以重復(fù)利用。
[0019]讀取流速測量儀可以控制在實驗段內(nèi)部流速。當流體流經(jīng)實驗樣件的表面，由于流體的黏性會產(chǎn)生摩擦阻力，該力會作用在實驗樣件上和應(yīng)變片上時。應(yīng)變片會出形變。應(yīng)變片上的數(shù)據(jù)通過連接的控制器進行收集、存儲與分析，從而可以得出具體的減阻效果。本裝置操作簡便，克服了大型裝置操作繁瑣的缺點。
[0020]本發(fā)明裝置的有益效果是:裝置為一個封閉的實驗臺，實驗用的流體可以循環(huán)使用，節(jié)能環(huán)保。裝置結(jié)構(gòu)簡單、花費低、樣件拆裝方便、實驗性能強并且不受周圍試驗環(huán)境限制等眾多優(yōu)點，能夠充分滿足試驗過程中各項試驗要求。該減阻測試裝置為仿生非光滑表面摩擦阻力系數(shù)測試技術(shù)的試驗研究提供了一種新型并具有一定可行性的測試試驗臺。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的非光滑表面減阻測量實驗的三維剖視圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的非光滑表面減阻測量實驗不同角度的軸測圖
[0023]圖3為本發(fā)明的非光滑表面減阻測量實驗旋轉(zhuǎn)裝置的裝配圖
[0024]圖4為本發(fā)明的非光滑表面減阻測量實驗磁流體密封的局部放大圖
[0025]圖5為本發(fā)明的非光滑表面減阻測量實驗密封部位的局部放大圖
[0026]圖6為本發(fā)明的測試裝置結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明
[0028]參照附圖:
[0029]實施例1本發(fā)明所述的一種旋轉(zhuǎn)式非光滑表面減阻測量實驗裝置，包括實驗本體、用于提供動力的離心栗和用于儲存流體的水池21，所述的實驗本體的流體流入口與所述的離心栗19的出水口管道連通，所述的實驗本體的流體流出口通過管道引入所述的水池21內(nèi)，所述的離心栗19的進水口與所述的水池21管道連通，所述的實驗本體包括流道底座1、用于模擬流道的殼體、阻力調(diào)控組件和控制器，所述的阻力調(diào)控組件安裝在所述的殼體內(nèi)部，所述的阻力調(diào)控組件與所述的控制器相應(yīng)的端口連接；
[0030]所述的殼體包括位于前部的流道擴散段2、位于中部的流道實驗段5和位于尾部的流道收縮段6，所述的流道擴散段2的前端減縮形成與所述的離心栗19的出水口管道連通的流體流入口，所述的流道收縮段6的末端減縮形成的流體流出口通過管路引至所述的水池21中；所述的流道實驗段5的上板、底板分別設(shè)有同軸的安裝通孔，并且所述的流道實驗段5的上板的安裝通孔配有端蓋4 ;
[0031]所述的阻力調(diào)控組件包括實驗樣件3、轉(zhuǎn)盤9、測量軸13、流速測量儀7和應(yīng)變片20，所述的實驗樣件3的上端面為調(diào)節(jié)阻力的非光滑表面，所述的實驗樣件3嵌入所述的流道實驗段5的底板的安裝通孔后與轉(zhuǎn)盤9固接，并保證所述的實驗樣件3與所述的流道實驗段5之間密封；所述的轉(zhuǎn)盤9的外圈設(shè)有刻度，所述的轉(zhuǎn)盤9與所述的流道實驗段5底板固接的指針8配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤9旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)控；所述的測量軸13的下端抵在所述的流道底座I上，所述的測量軸13的上端穿過轉(zhuǎn)盤9中心孔與所述的實驗樣件3底部帶軸承端蓋12的軸承11配合；所述的應(yīng)變片20設(shè)置在測量軸13頂部與軸承11之間的位置，并且所述的應(yīng)變片20、所述的流速測量儀7的控制端分別與所述的控制器相應(yīng)的端口電連。
[0032]所述的流體流入口截面、流體流出口的截面均為圓形，而中間的流體實驗段5截面為矩形。
[0033]所述的底板的安裝通孔為臺階孔，并且下部分的臺階外直