評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置及方法，包括水箱、泵、測試管道、壓差計(jì)，水箱里充有液體，水箱通過第一管路連通泵，泵通過第二管路連通測試管道的入口，測試管道的出口通過第三管路連通水箱，測試管道里設(shè)置槽道，測試管道的下壁設(shè)置槽道蓋板，槽道蓋板上沿測試管道內(nèi)流體流動(dòng)方向設(shè)置兩個(gè)測壓孔，壓差計(jì)連接兩個(gè)測壓孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、日常維護(hù)方便、噪聲低；試驗(yàn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對仿生非光滑表面減阻效果的測試，亦能進(jìn)行常規(guī)流體力學(xué)試驗(yàn)；供水部分通過協(xié)調(diào)離心泵、閥、流量計(jì)等元器件，可以精確的控制矩形測試管道的入口速度，模擬多種主流環(huán)境；試驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)了水的循環(huán)利用，環(huán)保節(jié)能，無污染。
【專利說明】評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，具體地說是用于測試流體對不同結(jié)構(gòu)表面摩擦阻力的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對流體與固體界面之間的運(yùn)動(dòng)減阻問題進(jìn)行了廣泛深入的理論探索及應(yīng)用研究，并成功的在多方面取得了較為顯著的進(jìn)展，其研究方法主要從理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)等方面進(jìn)行研究，最后通過比較試驗(yàn)裝置中測試樣件的減阻性能并得出所需結(jié)論，進(jìn)而再投入到工程實(shí)際應(yīng)用中。無論是理論分析，還是數(shù)值計(jì)算，都以模型試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)精度最高，更接近于實(shí)際，因此理論分析，數(shù)據(jù)模擬等最終也都需要試驗(yàn)的檢驗(yàn)和驗(yàn)證。試驗(yàn)方法作為研究流體減阻的重要手段，對推進(jìn)流體減阻理論的發(fā)展起到了非常重要的作用，流體力學(xué)新現(xiàn)象和新理論的提出，一般需要對流體進(jìn)行大量測試試驗(yàn)。仿生非光滑表面能夠減小流體與固體之間的摩擦阻力，減阻效果明顯，是一種新的減阻技術(shù)，為了對其進(jìn)行深入的機(jī)理分析，亟需進(jìn)行大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的減阻試驗(yàn)研究大多在水洞、水槽或水池拖曳等環(huán)境中進(jìn)行，但是，由于其造價(jià)昂貴、耗資巨大、體積龐大、日常維護(hù)困難、噪聲大、試驗(yàn)條件不易控制、試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷?fù)雜，在試驗(yàn)條件的各個(gè)方面都具有一定的局限性，因此，研究設(shè)計(jì)一臺成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、試驗(yàn)方便的評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置顯得尤為重要。
[0003]目前，非光滑表面和射流表面的減阻測試裝置多集中在旋轉(zhuǎn)射流測試方法，消耗了更多的湍動(dòng)能。如專利號為:201110089369.0，名稱為“評估仿生非光滑表面及仿生射流表面減阻效果的試驗(yàn)裝置”和專利號為:201120070969.8，名稱為“一種對摩擦阻力測試的
試驗(yàn)裝置”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供能夠用于測試流體對不同結(jié)構(gòu)表面摩擦阻力的評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置及方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置，其特征是:包括水箱、泵、測試管道、壓差計(jì)，水箱里充有液體，水箱通過第一管路連通泵，泵通過第二管路連通測試管道的入口，測試管道的出口通過第三管路連通水箱，測試管道里設(shè)置槽道，測試管道的下壁設(shè)置槽道蓋板，槽道蓋板上沿測試管道內(nèi)流體流動(dòng)方向設(shè)置兩個(gè)測壓孔，壓差計(jì)連接兩個(gè)測壓孔。
[0007]本發(fā)明評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置還可以包括:
[0008]1、第二管路上引出第四管路，第四管路連通水箱，第二管路上安裝調(diào)速閥、流量計(jì)、壓力表，第四管路上安裝溢流閥。
[0009]2、所述的測試管道為矩形，測試管道的入口處安裝測試槽道入口聯(lián)接管，測試管道的出口處安裝測試槽道出口聯(lián)接管。
[0010]本發(fā)明評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)方法，其特征是:采用如下試驗(yàn)裝置:包括水箱、泵、測試管道、壓差計(jì)，水箱里充有液體，水箱通過第一管路連通泵，泵通過第二管路連通測試管道的入口，測試管道的出口通過第三管路連通水箱，測試管道里設(shè)置槽道，測試管道的下壁設(shè)置槽道蓋板，槽道蓋板上沿測試管道內(nèi)流體流動(dòng)方向設(shè)置兩個(gè)測壓孔，壓差計(jì)連接兩個(gè)測壓孔；
[0011]第二管路上引出第四管路，第四管路連通水箱，第二管路上安裝調(diào)速閥、流量計(jì)、壓力表，第四管路上安裝溢流閥；
[0012](I)啟動(dòng)泵，通過調(diào)節(jié)溢流閥來調(diào)節(jié)泵的出口壓力，通過調(diào)速閥來調(diào)節(jié)測試管道內(nèi)的流體速度即主流速度，同時(shí)記錄壓差計(jì)測得的壓力差Ps ;
[0013](2)在測試管道內(nèi)壁面鋪覆需要測量的仿生非光滑表面薄膜或加工出仿生非光滑表面形狀，調(diào)節(jié)流量計(jì)使得測試管道的入口速度與步驟(1)的入口速度相等，同時(shí)記錄壓差計(jì)的壓力差pn;
[0014](3)仿生非光滑表面的減阻效果用減阻率DR來表示，則:
【權(quán)利要求】
1.評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置，其特征是:包括水箱、泵、測試管道、壓差計(jì)，水箱里充有液體，水箱通過第一管路連通泵，泵通過第二管路連通測試管道的入口，測試管道的出口通過第三管路連通水箱，測試管道里設(shè)置槽道，測試管道的下壁設(shè)置槽道蓋板，槽道蓋板上沿測試管道內(nèi)流體流動(dòng)方向設(shè)置兩個(gè)測壓孔，壓差計(jì)連接兩個(gè)測壓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置，其特征是:第二管路上引出第四管路，第四管路連通水箱，第二管路上安裝調(diào)速閥、流量計(jì)、壓力表，第四管路上安裝溢流閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)裝置，其特征是:所述的測試管道為矩形，測試管道的入口處安裝測試槽道入口聯(lián)接管，測試管道的出口處安裝測試槽道出口聯(lián)接管。
4.評估仿生非光滑表面減阻效果的試驗(yàn)方法，其特征是:采用如下試驗(yàn)裝置:包括水箱、泵、測試管道、壓差計(jì)，水箱里充有液體，水箱通過第一管路連通泵，泵通過第二管路連通測試管道的入口，測試管道的出口通過第三管路連通水箱，測試管道里設(shè)置槽道，測試管道的下壁設(shè)置槽道蓋板，槽道蓋板上沿測試管道內(nèi)流體流動(dòng)方向設(shè)置兩個(gè)測壓孔，壓差計(jì)連接兩個(gè)測壓孔； 第二管路上引出第四管路，第四管路連通水箱，第二管路上安裝調(diào)速閥、流量計(jì)、壓力表，第四管路上安裝溢流閥； (1)啟動(dòng)泵，通過調(diào)節(jié)溢流閥來調(diào)節(jié)泵的出口壓力，通過調(diào)速閥來調(diào)節(jié)測試管道內(nèi)的流體速度即主流速度，同時(shí)記錄壓差計(jì)測得的壓力差Ps ； (2)在測試管道內(nèi)壁面鋪覆需要測量的仿生非光滑表面薄膜或加工出仿生非光滑表面形狀，調(diào)節(jié)流量計(jì)使得測試管道的入口速度與步驟(1)的入口速度相等，同時(shí)記錄壓差計(jì)的壓力差Pn; (3)仿生非光滑表面的減阻效果用減阻率DR來表示，則:
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【文檔編號】G01M10/00GK103743541SQ201410027018
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】趙剛, 李芳 , 劉維新, 孫壯志, 畢紅時(shí), 王晶晶, 臧東陽, 杜軍偉 申請人:哈爾濱工程大學(xué)