專利名稱：一種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水下航行器流場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)的平板模型，特別是涉及一種脊?fàn)?結(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型。
背景技術(shù)：
脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)有減阻的作用，為了弄清其減阻原理，流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)必不可少，國(guó)內(nèi)外在 該方面都進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)前的流場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)主要在水洞或者風(fēng)洞中進(jìn)行，水洞實(shí) 驗(yàn)?zāi)Ｐ投酁槠桨迥Ｐ?，試?yàn)時(shí)立放于水中，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投酁橐硇突蛘咂桨迥Ｐ?。脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在對(duì)具有不同脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)， 應(yīng)該保證不同模型表面外部流場(chǎng)的一致性。因此，試驗(yàn)需要一系列具有不同脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的試 驗(yàn)?zāi)Ｐ?，試?yàn)工作量很大，而且要求不同的試驗(yàn)?zāi)Ｐ统範(fàn)罱Y(jié)構(gòu)外的其它部分盡可能的具 有一致性?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)技術(shù)中的平板試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪钦w加工成型的，存在有以下不足(1)平板模型立放于水中，脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)在水中的深度不一致，由于重力場(chǎng)的影響導(dǎo)致 脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)不一致。(2)由于加工條件的限制使得不同模型的前端面、前端面與中段連接處并不能完 全保證一致，導(dǎo)致不同模型外部流場(chǎng)缺乏一致性。(3) 一次試驗(yàn)只能測(cè)試一種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的表面流場(chǎng)，工作效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本明的目的在于提供一種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型。這種測(cè)試平板模型不僅能 在試驗(yàn)中大幅度提高試驗(yàn)研究的可比性和準(zhǔn)確性，而且減少了試驗(yàn)工作量，提高了工作效率。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)提供一種有如下結(jié)構(gòu)的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模 型來(lái)解決的，該脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型包括頭部、試驗(yàn)板、支桿、連接件等幾部分組 成。為了減少試驗(yàn)過(guò)程中流體對(duì)平板模型的沖擊，平板模型的頭部前端面倒有圓角， 后端設(shè)計(jì)成楔形，便于定位。由于是湍流減阻試驗(yàn)，因此在頭部前端垂直流動(dòng)方向加工有10 條左右寬度和深度均為Imm的平行排列的V型溝槽，作為粗糙帶，使試驗(yàn)板表面流場(chǎng)充分達(dá) 到湍流。平板模型的頭部長(zhǎng)度與試驗(yàn)板長(zhǎng)度比例Ll L2 = 1 15，兩者配合處的楔形角度為60度。試驗(yàn)板前端為楔形槽，與頭部配合定位；尾部設(shè)計(jì)有導(dǎo)流段，使流場(chǎng)穩(wěn)定。在試 驗(yàn)板上表面加工脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的區(qū)域，脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)是利用精密銑床直接在試驗(yàn)板表面加工成形。 以試驗(yàn)板中軸線為界，兩邊分別加工不同尺寸、形狀的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)。這樣就可以在一次試驗(yàn)中 同時(shí)對(duì)兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，減少了工作量。為減少兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)相 互影響，在兩者相接處設(shè)置合適寬度的間隔。
為減少頭部與試驗(yàn)板之間的裝夾誤差，連接件和螺釘采用配打連接。在進(jìn)行不同脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)使用同樣的頭部，只更換試驗(yàn)板，以提高試驗(yàn)狀態(tài)的一致性。支桿的一端與 外部裝置連接，另一端與試驗(yàn)板連接。以保證試驗(yàn)板在試驗(yàn)中狀態(tài)穩(wěn)定。支桿與試驗(yàn)板的連接方式如圖2所示。試驗(yàn)板上加工三個(gè)通孔，靠近前端面的兩 個(gè)分列兩側(cè)，在保證強(qiáng)度的情況下盡量靠近側(cè)邊緣，以減少對(duì)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)的影響，靠 近后端面的一個(gè)位于脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)區(qū)域之外的中軸線上。三個(gè)支桿通過(guò)螺母與試驗(yàn)板緊固連 接。支桿靠近試驗(yàn)板上表面的部分設(shè)計(jì)成菱形截面，安裝時(shí)菱形截面長(zhǎng)軸與流體流動(dòng)方向 一致，這樣可以使流體平穩(wěn)繞過(guò)支桿，減少支桿對(duì)試驗(yàn)板表面流場(chǎng)的影響。該平板模型試驗(yàn)時(shí)平放于水中，消除了重力場(chǎng)的影響；采用分離式設(shè)計(jì)，提高了不 同模型的試驗(yàn)狀態(tài)的一致性以及試驗(yàn)研究的準(zhǔn)確性；在一個(gè)試驗(yàn)板上同時(shí)加工兩種脊?fàn)罱Y(jié) 構(gòu)，大大減少了試驗(yàn)工作量，提高了工作效率。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型示意圖。圖2.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型俯視圖(虛線所包括區(qū)域?yàn)榧範(fàn)罱Y(jié)構(gòu) 區(qū)域)。圖3.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型俯視圖中A-A向的示意圖。圖4.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型俯視圖中d處螺釘連接局部放大圖。圖5.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型俯視圖中A-A向的示意圖中e處脊?fàn)?結(jié)構(gòu)局部放大圖。圖6.是本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型俯視圖中A-A向的示意圖中f處脊?fàn)?結(jié)構(gòu)局部放大圖。
具體實(shí)施例方式如圖1示，本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型包括頭部1、試驗(yàn)板2、支桿3、螺母 4、連接件5和螺釘6幾部分組成。為了減少試驗(yàn)過(guò)程中流體對(duì)平板模型的沖擊，平板模型的頭部1前端面倒有圓 角，后端設(shè)計(jì)成楔形，便于定位。由于是湍流減阻試驗(yàn)，因此在頭部1前端垂直流動(dòng)方向加 工有10條左右寬度和深度均為Imm的平行排列的V型溝槽，作為粗糙帶7，以此使試驗(yàn)板2 表面流場(chǎng)充分達(dá)到湍流。平板模型的頭部長(zhǎng)度與試驗(yàn)板長(zhǎng)度比例Ll L2 = 1 15，兩者配合處的楔形角 度為60度。試驗(yàn)板2前端為楔形槽，與頭部配合定位；尾部設(shè)計(jì)有導(dǎo)流段，避免流動(dòng)分離， 使流場(chǎng)穩(wěn)定。在試驗(yàn)板2上表面加工脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的區(qū)域，脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)是利用精密銑床直接在試 驗(yàn)板表面加工成形的。以試驗(yàn)板2中軸線為界，兩邊分別加工不同尺寸、形狀的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)， 這樣就可以在一次試驗(yàn)中同時(shí)對(duì)兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，減少了工作量。為減少 兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)相互影響，在兩者相接處設(shè)置合適寬度的間隔。平板模型的頭部1與試驗(yàn)板2之間靠連接件5和螺釘6連接。為減少裝夾誤差， 連接件5和螺釘6均采用配打。在進(jìn)行不同脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)，使用同樣的頭部1，只更換試驗(yàn)板2，以提高試驗(yàn)狀態(tài)的一致性。支桿3的一端與外部裝置連接，另一端與試驗(yàn)板2連接。其作用是保證試驗(yàn)板2 在試驗(yàn)中狀態(tài)穩(wěn)定。支桿3與試驗(yàn)板2的連接方式如圖2所示。試驗(yàn)板上加工三個(gè)通孔，靠近前端面的 兩個(gè)分列兩側(cè)，在保證強(qiáng)度的情況下盡量靠近側(cè)邊緣，以減少對(duì)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面流場(chǎng)的影響， 靠近后端面的一個(gè)位于脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)區(qū)域之外的中軸線上。三個(gè)支桿通過(guò)螺母4與試驗(yàn)板2緊 固連接。支桿3靠近試驗(yàn)板上表面的部分設(shè)計(jì)成菱形截面，安裝時(shí)菱形截面長(zhǎng)軸與流體流 動(dòng)方向一致，這樣可以使流體平穩(wěn)繞過(guò)支桿3，減少支桿3對(duì)試驗(yàn)板2表面流場(chǎng)的影響。如圖 1、圖 2 所示，Ll = 40mm, L2 = 600mm, L3 = 180mm。平板模型頭部和試驗(yàn)板材料均為有機(jī)玻璃，支桿材料為45號(hào)鋼。如圖1所示，本發(fā)明脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型的裝配頭部1和試驗(yàn)板2通過(guò)楔形槽對(duì)齊，連接件5置于連接處，后將螺釘6分別通過(guò)連接件5擰入頭部1和試驗(yàn)板2，確保 頭部1和試驗(yàn)板2緊密連接。將支桿3插入試驗(yàn)板2上的通孔，保證支桿3菱形截面長(zhǎng)軸方向與試驗(yàn)板2軸向 方向一致，然后用螺母4將支桿3和試驗(yàn)板2固連。該平板模型平放于水中，消除了重力場(chǎng)的影響；采用分離式設(shè)計(jì)，提高了不同模型 的試驗(yàn)狀態(tài)的一致性以及試驗(yàn)研究的準(zhǔn)確性；在一個(gè)試驗(yàn)板上同時(shí)加工兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，大 大減少了試驗(yàn)工作量，提高了工作效率。
權(quán)利要求
一種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，包括平板模型頭部和試驗(yàn)板，其特征在于所述平板模型頭部(1)和試驗(yàn)板(2)采用分離式，平板模型的頭部(1)與試驗(yàn)板(2)之間由連接件(5)和螺釘(6)采用配打連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，其特征在于所述的平板模型 的頭部(1)前端面倒有圓角，后端成楔形，試驗(yàn)板(2)前端為楔形槽，與頭部配合定位，試驗(yàn) 板(2)尾部有導(dǎo)流段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，其特征在于所述的試驗(yàn)板(2) 表面以中軸線兩側(cè)加工有兩種不同形狀、尺寸的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，兩者相接處設(shè)置合適寬度的間 隔，平板模型采用平放于水中的放置方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，其特征在于所述支桿(3)穿 過(guò)試驗(yàn)板(2)上的通孔，用螺母(4)將三根支桿和試驗(yàn)板緊固連接，支桿(3)靠近試驗(yàn)板 (2)上表面的部分設(shè)計(jì)成菱形截面，菱形截面長(zhǎng)軸方向與試驗(yàn)板軸向方向一致，支桿(3)的 另一端與外部裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，其特征在于平板模型的頭部 長(zhǎng)度與試驗(yàn)板長(zhǎng)度比例L1 L2 = 1 15，兩者配合處的楔形角度為60度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，其特征在于所述的平板模型 頭部和試驗(yàn)板材料均為有機(jī)玻璃，支桿材料為45號(hào)鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)流場(chǎng)測(cè)試平板模型，它包括頭部、試驗(yàn)板、支桿和連接件，試驗(yàn)板表面加工成兩種不同尺寸和形狀的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)；頭部和試驗(yàn)板通過(guò)楔形槽對(duì)齊，連接件置于連接處，后將螺釘分別通過(guò)連接件擰入頭部和試驗(yàn)板，確保頭部和試驗(yàn)板緊密連接；將支桿插入試驗(yàn)板上的通孔，保證支桿菱形截面長(zhǎng)軸方向與試驗(yàn)板軸向方向一致，然后利用螺母將支桿和試驗(yàn)板固連。該平板模型平放于水中，消除了重力場(chǎng)的影響；采用分離式設(shè)計(jì)，提高了不同模型的試驗(yàn)狀態(tài)的一致性以及試驗(yàn)研究的準(zhǔn)確性；在一個(gè)試驗(yàn)板上同時(shí)加工兩種脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，大大減少了試驗(yàn)工作量，提高了工作效率。
文檔編號(hào)G01M10/00GK101832853SQ20091002150
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者劉冠杉, 劉占一, 吳文輝, 宋保維, 潘光, 肖智勇, 胡海豹, 黃橋高 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)