一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置制造方法及图纸

一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置，包括实验本体、用于提供动力的离心泵和用于储存流体的水池，实验本体的流体流入口与离心泵的出水口管道连通，实验本体的流体流出口通过管道引入水池内，离心泵的进水口与水池管道连通，实验本体包括流道底座、用于模拟流道的壳体、阻力调控组件和控制器，阻力调控组件安装在壳体内部，阻力调控组件与控制器相应的端口连接。本实用新型专利技术的有益效果是：实验用的流体可以循环使用，节能环保；装置结构简单、花费低、样件拆装方便、实验性能强并且不受周围试验环境限制等众多优点，能够充分满足试验过程中各项试验要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置。
技术介绍
仿生非光滑表面减阻技术一直是国内外研究的热点问题之一。其减阻效果明显，而且不会给器械带来额外能量消耗，也不会占用空间，绿色环保。因此，使用实验的方法对仿生非光滑表面技术行定量的研究就显得比较重要。在传统的流体力学的研究中，大多数采用水洞，风洞，水池等实验设备，采用上述实验技术手段不仅占地面积大，体积庞大，而且需要耗费大量的费用，从而在诸多方面都将受到一定的局限和制约。若采用水池中进行实验时，首先，水池长度有限，不能满足无限长的要求，而且速度参数只能在较小的范围内调节，仅能模拟低流速运动状态下的阻力测试要求，难以模拟船舶在高速航行时的环境。此外，上述装置无法实现斜向非光滑表面的阻力测试。因此，研发设计一台造价低廉、性能稳定，还能进行旋转操作的小型阻力测试装置对于仿生表面课题的研究具有积极意义。
技术实现思路
本技术针对目前的流体阻力测试装置无法调控阻力、体积庞大的问题，提出了一种能调控阻力、结构简单成本低的旋转式非光滑表面减阻测量实验装置。本技术所述的一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置，包括实验本体、用于提供动力的离心栗和用于储存流体的水池，所述的实验本体的流体流入口与所述的离心栗的出水口管道连通，所述的实验本体的流体流出口通过管道引入所述的水池内，所述的离心栗的进水口与所述的水池管道连通，其特征在于:所述的实验本体包括流道底座、用于模拟流道的壳体、阻力调控组件和控制器，所述的阻力调控组件安装在所述的壳体内部，所述的阻力调控组件与所述的控制器相应的端口连接；所述的壳体包括位于前部的流道扩散段、位于中部的流道实验段和位于尾部的流道收缩段，所述的流道扩散段的前端减缩形成与所述的离心栗的出水口管道连通的流体流入口，所述的流道收缩段的末端减缩形成的流体流出口通过管路引至所述的水池中；所述的流道实验段的上板、底板分别设有同轴的安装通孔，并且所述的流道实验段的上板的安装配有端盖；所述的阻力调控组件包括实验样件、转盘、测量轴、流速测量仪和应变片，所述的实验样件的上端面为调节阻力的非光滑表面，所述的实验样件嵌入所述的流道实验段的底板的安装通孔后与转盘固接，并保证所述的实验样件与所述的流道实验段之间密封；所述的转盘的外圈设有刻度，所述的转盘与所述的流道实验段底板固接的指针配合实现转盘旋转角度的调控；所述的测量轴的下端抵在所述的流道底座上，所述的测量轴的上端穿过转盘中心孔与所述的实验样件底部带轴承端盖的轴承配合；所述的应变片设置在测量轴顶部与轴承之间的位置，并且所述的应变片、所述的流速测量仪的控制端分别与所述的控制器相应的端口电连。所述的流体流入口截面、流体流出口的截面均为圆形，而中间的流体实验段截面为矩形。所述的流道实验段设有用于安装所述的阻力调控组件的安装孔，并且所述的流道实验段的上板的安装孔配有端盖。所述的底板的安装通孔为台阶孔，并且下部分的台阶外直径小于上部分的台阶外直径，所述的实验样件的侧壁与安装孔匹配。所述的实验样件的上端面为均布若干V形沟槽的非光滑表面、均布若干矩形沟槽的非光滑表面或者大变形曲面。所述的实验样件的上端面为圆盘形、圆弧形或仿生曲面。所述的流道实验段与实验样件之间的密封采用防止流体泄漏的磁流体密封。所述的轴承端盖卡在实验样件底部设置的凹槽内，并且保持轴承端盖与轴承同轴。所述的流道实验段的远离指针的一侧设有用于卡住转盘的定位栓。所述的端盖通过四个螺栓固定在所述的流道实验段的上板上，并且所述的端盖与所述的上板之间夹有密封垫片。本技术的工作原理:整个装置流体动力由离心栗提供，流体存放的装置为水池。在装配完整个装置后，松开定位栓，使转盘处于可以自由转动的状态，并转动到需要测量的角度，再拧紧定位栓，这样转盘不会转动。开始实验后，流体被离心栗从水池中抽出，流以管道后。流体从流道扩散段的流体流入口流入，流经流道实验段，再从流道收缩段流出，最后流回到水池，完成一个循环。由于本实验台的是封闭的，因此流体可以重复利用。读取流速测量仪可以控制在实验段内部流速。当流体流经实验样件的表面，由于流体的黏性会产生摩擦阻力，该力会作用在实验样件上和应变片上时。应变片会出形变。应变片上的数据通过连接的控制器进行收集、存储与分析，从而可以得出具体的减阻效果。本装置操作简便，克服了大型装置操作繁琐的缺点。本技术装置的有益效果是:装置为一个封闭的实验台，实验用的流体可以循环使用，节能环保。装置结构简单、花费低、样件拆装方便、实验性能强并且不受周围试验环境限制等众多优点，能够充分满足试验过程中各项试验要求。该减阻测试装置为仿生非光滑表面摩擦阻力系数测试技术的试验研究提供了一种新型并具有一定可行性的测试试验台ο【附图说明】图1为本技术的非光滑表面减阻测量实验的三维剖视图。图2为本技术的非光滑表面减阻测量实验不同角度的轴测图图3为本技术的非光滑表面减阻测量实验旋转装置的装配图图4为本技术的非光滑表面减阻测量实验磁流体密封的局部放大图图5为本技术的非光滑表面减阻测量实验密封部位的局部放大图图6为本技术的测试装置结构简图。【具体实施方式】下面结合附图进一步说明本技术参照附图:实施例1本技术所述的一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置，包括实验本体、用于提供动力的离心栗和用于储存流体的水池21，所述的实验本体的流体流入口与所述的离心栗19的出水口管道连通，所述的实验本体的流体流出口通过管道引入所述的水池21内，所述的离心栗19的进水口与所述的水池21管道连通，所述的实验本体包括流道底座1、用于模拟流道的壳体、阻力调控组件和控制器，所述的阻力调控组件安装在所述的壳体内部，所述的阻力调控组件与所述的控制器相应的端口连接；所述的壳体包括位于前部的流道扩散段2、位于中部的流道实验段5和位于尾部的流道收缩段6，所述的流道扩散段2的前端减缩形成与所述的离心栗19的出水口管道连通的流体流入口，所述的流道收缩段6的末端减缩形成的流体流出口通过管路引至所述的水池21中；所述的流道实验段5的上板、底板分别设有同轴的安装通孔，并且所述的流道实验段5的上板的安装通孔配有端盖4 ;所述的阻力调控组件包括实验样件3、转盘9、测量轴13、流速测量仪7和应变片20，所述的实验样件3的上端面为调节阻力的非光滑表面，所述的实验样件3嵌入所述的流道实验段5的底板的安装通孔后与转盘9固接，并保证所述的实验样件3与所述的流道实验段5之间密封；所述的转盘9的外圈设有刻度，所述的转盘9与所述的流道实验段5底板固接的指针8配合实现转盘9旋转角度的调控；所述的测量轴13的下端抵在所述的流道底座1上，所述的测量轴13的上端穿过转盘9中心孔与所述的实验样件3底部带轴承端盖12的轴承11配合；所述的应变片20设置在测量轴13顶部与轴承11之间的位置，并且所述的应变片20、所述的流速测量仪7的控制端分别与所述的控制器相应的端口电连。所述的流体流入口截面、流体流出口的截面均为圆形，而中间的流体实验段5截面为矩形。所述的底板的安装通孔为台阶孔，并且下当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转式非光滑表面减阻测量实验装置，包括实验本体、用于提供动力的离心泵和用于储存流体的水池，所述的实验本体的流体流入口与所述的离心泵的出水口管道连通，所述的实验本体的流体流出口通过管道引入所述的水池内，所述的离心泵的进水口与所述的水池管道连通，其特征在于：所述的实验本体包括流道底座、用于模拟流道的壳体、阻力调控组件和控制器，所述的阻力调控组件安装在所述的壳体内部，所述的阻力调控组件与所述的控制器相应的端口连接；所述的壳体包括位于前部的流道扩散段、位于中部的流道实验段和位于尾部的流道收缩段，所述的流道扩散段的前端减缩形成与所述的离心泵的出水口管道连通的流体流入口，所述的流道收缩段的末端减缩形成的流体流出口通过管路引至所述的水池中；所述的流道实验段的上板、底板分别设有同轴的安装通孔，并且所述的流道实验段的上板的安装配有端盖；所述的阻力调控组件包括实验样件、转盘、测量轴、流速测量仪和应变片，所述的实验样件的上端面为调节阻力的非光滑表面，所述的实验样件嵌入所述的流道实验段的底板的安装通孔后与转盘固接，并保证所述的实验样件与所述的流道实验段之间密封；所述的转盘的外圈设有刻度，所述的转盘与所述的流道实验段底板固接的指针配合实现转盘旋转角度的调控；所述的测量轴的下端抵在所述的流道底座上，所述的测量轴的上端穿过转盘中心孔与所述的实验样件底部带轴承端盖的轴承配合；所述的应变片设置在测量轴顶部与轴承之间的位置，并且所述的应变片、所述的流速测量仪的控制端分别与所述的控制器相应的端口电连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷云庆，范天星，牟介刚，刘剑，代东顺，郑水华，钱亨，陈莹，陈真富，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33