基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置，包括试验平台支架、带密封腔的旋转测试部件、动力输入组件、配水组件、移动组件和信号处理组件，旋转测试部件包括旋转轴、旋转轴上的密封组件、密封腔组件以及试验样件测试组件，旋转轴安装在密封腔左端盖上的通孔上，落在密封腔组件的外部的旋转轴外端装有密封组件，落在密封腔组件内部的旋转轴内端安装有试验样件测试组件；旋转测试部件与动力输入组件、信号处理组件和移动组件具有相同的安装中心高度。本实用新型专利技术有益的效果是：实现对仿生非光滑表面在水环境下的摩擦阻力测试试验以及基于在不同压力下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试试验，操作容易、节约时间、降低使用成本，精确度。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置。
技术介绍
摩擦是能量损失的主要方式之一，物体在水下运动，阻力的70％～80％都是表面摩擦阻力。在高速运动时，摩擦阻力约占总阻力的40％左右。如何减少摩擦损失，节约能源是当今研究的热门项目。当前国内外的减阻方法包括以下几个方面：添加剂减阻、涂层减阻、微气泡减阻、沟槽减阻、联合减阻，此外，减阻方法还有壁面振动减阻、随行波减阻、形体减阻、磁减阻、泥沙减阻等。经过几十年的研究学者的努力，特别是湍流理论方面的发展，使得减阻技术的进一步研究和应用取得了突破性的进展。自然界的生物经历了近亿年的进化过程，具备了适应环境的非光滑表面结构，大部分结构具备降低其表面摩擦阻力系数的能力，所以可以通过对生物表面的研究，设计生产减阻效果更好的结构。目前仿生非光滑表面减阻的研究已经日益成熟，如在生活中，瑞典设计师基于荷叶的原理，设计出自洁式盘子，无需手洗。基于鲨鱼皮表面设计出来的泳衣，大大提高了比赛时游泳的速度。在能源生产中，仿生非光滑表面减阻在油气管道和泵叶片中的应用，很大程度的减少了运输过程中的阻力，提高了运送管道中的压力和速度。德国科学家仿鲨鱼皮表面涂层，使得叶片的升阻比提高超过了30％。在农业中，仿土壤动物的推土机能够有效的降粘减阻，减少能量消耗，提高生产效率。军事上，已经用于潜艇，飞机以及航空科技等表面，能够更加有效的提升飞行以及航行速度。因此仿生减阻技术总的发展趋势是：仿生非光滑表面拥有更佳的减阻效果，以便于在日常生活中减少磨损，提高能源的使用效率。因而一套精准高效的测试平台对非光滑表面减阻的研究显得越来越重要。目前减阻测试装置可以分为三类，这三类分别是：水洞试验装置、风洞试验试验装置、水槽(水池)试验装置。基于水下的仿生非光滑表面减阻的研究，大多是通过结合减阻试验的研究成果再将其投入到实际的工程运用中，基于以上背景，一套准确并有效的试验平台在理论研究工作中就显得颇为重要。假如采用传统的试验装置在生产线上进行试验，则所需的试验费用非常高，周期长，风险大且数据离散不精确。而小型的基于水下的仿生非光滑表面摩擦减阻测试装置具有可控性强，数据可靠，试验简单方便的特点。
技术实现思路
为了解决目前的减阻测试装置试验费用非常高，周期长，风险大且数据离散不精确的问题，本技术提出了一种可控性强，数据可靠，试验简单方便的基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置。本技术所述的基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置，包括试验平台支架、带密封腔的旋转测试部件、动力输入组件、配水组件、移动组件和信号处理组件，所述的旋转测试部件、动力输入组件以及配水组件都安装在所述的试验平台支架上，所述的移动组件与所述的试验平台支架固接；所述动力输入组件通过第一联轴器与所述的信号处理组件的动力输入端连接，所述信号处理组件的动力输出端通过第二联轴器与所述旋转测试部件的旋转轴一端相连接，旋转测试部件另一端安装移动组件；所述配水组件的进水管与所述旋转测试部件的入水孔管道连接，所述配水组件的出水管与所述的旋转测试部件的出水孔管道相连接，其特征在于：所述的旋转测试部件包括旋转轴、旋转轴上的密封组件、密封腔组件以及置于密封腔组件内部的试验样件测试组件，所述旋转轴安装在密封腔左端盖上的通孔上，落在密封腔组件的外部的旋转轴外端装有密封组件，落在密封腔组件内部的旋转轴内端安装有试验样件测试组件；所述的旋转测试部件与动力输入组件、信号处理组件和移动组件具有相同的安装中心高度；所述密封组件为磁流体密封，包括圆环形永久磁铁、两块与永久磁铁相配合并相同的极靴，每块极靴内壁上有齿槽；两块极靴、形成相对运动的旋转件以及极靴与旋转件之间的间隙构成磁性回路，形成在旋转件上的磁性密封；整个密封组件安放在轴套内，所述轴套通过螺钉固连在密封腔左端盖上；密封组件左右两端分别放置有调整垫片，所述密封组件左端放置有轴承套对密封组件起到轴向固定的作用，所述轴承套通过螺钉固连在轴套上的相应位置；所述轴承端盖通过螺钉固连在轴承套上相应位置对旋转轴上的角接触球轴承起到轴向定位作用，所述轴承端盖上开有阶梯型凹槽密封结构；所述密封腔组件包括带有入水孔和出水孔的密封腔、密封腔左端盖和密封腔右端盖，所述密封腔上开有用于排气的螺纹孔，所述螺纹孔配有相应的密封螺栓；密封腔左端盖、密封腔右端盖分别与密封腔两端面密封固接；所述密封腔左端盖的内端面通孔外圈设有用于安放推力球轴承的环形圆台结构，推力球轴承端盖安装在圆台形结构端面；所述的密封腔右端盖上设有用于安装施压支架的光孔；整个密封腔组件安装在试验平台支架上的相应部位；所述试验样件测试组件包括试样承载架、试样挡盖、轴端挡圈、第一试验样件、第二试验样件和用于按压在第二试验样件表面的施压支架，所述试验样件测试组件除了施压支架外均安装在旋转轴内端部；所述试样承载架套装在旋转轴内端外壁并通过轴肩和连接键固接；所述第一试验样件套在试样承载架外壁并与之固接，所述的试样挡盖通过轴端挡圈与旋转轴内端面固接，实现第一试验样件的轴向定位；所述第二试验样件与试样挡盖固接；所述的施压支架与所述的密封腔右端盖密封滑动连接并且所述的施压支架外端的施力端面上设有压力传感器。所述移动组件包括螺杆支撑座、螺杆、手柄、移动支架、圆柱直齿轮、用于与圆柱直齿轮啮合的齿条和齿条固定板，所述螺杆支撑座通过螺栓固连在密封腔右端盖外壁，所述的螺杆与所述的螺杆支撑座螺接，并且所述的螺杆内端与压力传感器位置对应，螺杆右端固连手柄；所述的移动支架上部通过螺栓与所述的螺杆支撑座固连，所述移动支架底部安装有圆柱直齿轮；所述齿条焊在预固定在试验平台支架相应位置的齿条固定板上，齿条固定板左右两端焊有限位挡板。所述动力输入组件包括电机、第一联轴器和电机支撑架，电机通过螺栓固连在电机支撑架上，电机支撑架安装在试验平台支架上的相应位置；电机的输出轴通过第一联轴器与所述的信号处理组件连接。所述信号处理组件包括扭矩信号耦合器、扭矩信号耦合器支架和第二联轴器，所述扭矩信号耦合器通过螺钉固连在扭矩信号耦合器支架上，扭矩信号耦合器支架通过螺钉固连在电机支撑架上的相应位置；扭矩信号耦合器左接第一联轴器，右接第二联轴器。所述的配水组件包括水槽、离心泵、进水管和出水管，所述的离心泵的进水口通过管路引入所述的水槽内，所述的离心泵的出水口与所述的进水管的进水端相连，所述的进水管的出水端与所述的密封腔的入水孔相连，所述的出水管的进水端与密封腔的出水孔连通，所述的出水管的出水端引入所述的水槽内，实现测试用水的循环；所述的出水管上设有球阀；所述密封腔进水管路利用钢管支撑架支撑。所述的施压支架包括用于按压在第二试验样件端面上的按压面、至少一根用于与密封腔右端盖滑动连接的压杆以及用于与移动组件的施力部接触的受力面，所述的压杆贯穿密封腔右端盖上的光孔，并且所述的按压面与压杆内端固接，受力面与压杆外端固接，使得所述的按压面始终位于所述的密封腔内腔，受力面位于所述的密封腔外部，实现试验支架与密封腔右端盖密封滑动连接。所述轴套采用非导磁材料的铝合金制成。所述的第一联轴器和第二联轴器均为弹性柱销联轴器。所述第一试验样件和第二试验样件均为聚四氟乙烯材料。本技术中的密封组件为磁流体密封，由圆环形永久磁铁(本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置，包括试验平台支架、带密封腔的旋转测试部件、动力输入组件、配水组件、移动组件和信号处理组件，所述的旋转测试部件、动力输入组件以及配水组件都安装在所述的试验平台支架上，所述的移动组件与所述的试验平台支架固接；所述动力输入组件通过第一联轴器与所述的信号处理组件的动力输入端连接，所述信号处理组件的动力输出端通过第二联轴器与所述旋转测试部件的旋转轴一端相连接，旋转测试部件另一端安装移动组件；所述配水组件的进水管与所述旋转测试部件的入水孔管道连接，所述配水组件的出水管与所述的旋转测试部件的出水孔管道相连接，其特征在于：所述的旋转测试部件包括旋转轴、旋转轴上的密封组件、密封腔组件以及置于密封腔组件内部的试验样件测试组件，所述旋转轴安装在密封腔左端盖上的通孔上，落在密封腔组件的外部的旋转轴外端装有密封组件，落在密封腔组件内部的旋转轴内端安装有试验样件测试组件；所述的旋转测试部件与动力输入组件、信号处理组件和移动组件具有相同的安装中心高度；所述密封组件为磁流体密封，包括圆环形永久磁铁、两块与永久磁铁相配合并相同的极靴，每块极靴内壁上有齿槽；两块极靴、形成相对运动的旋转件以及极靴与旋转件之间的间隙构成磁性回路，形成在旋转件上的磁性密封；整个密封组件安放在轴套内，所述轴套通过螺钉固连在密封腔左端盖上；密封组件左右两端分别放置有调整垫片，所述密封组件左端放置有轴承套对密封组件起到轴向固定的作用，所述轴承套通过螺钉固连在轴套上的相应位置；轴承端盖通过螺钉固连在轴承套上相应位置对旋转轴上的角接触球轴承起到轴向定位作用，所述轴承端盖上开有阶梯型凹槽密封结构；所述密封腔组件包括带有入水孔和出水孔的密封腔、密封腔左端盖和密封腔右端盖，所述密封腔上开有用于排气的螺纹孔，所述螺纹孔配有相应的密封螺栓；密封腔左端盖、密封腔右端盖分别与密封腔两端面密封固接；所述密封腔左端盖的内端面通孔外圈设有用于安放推力球轴承的环形圆台结构，推力球轴承端盖安装在圆台形结构端面；所述的密封腔右端盖上设有用于安装施压支架的光孔；整个密封腔组件安装在试验平台支架上的相应部位；所述试验样件测试组件包括试样承载架、试样挡盖、轴端挡圈、第一试验样件、第二试验样件和用于按压在第二试验样件表面的施压支架，所述试验样件测试组件除了施压支架外均安装在旋转轴内端部；所述试样承载架套装在旋转轴内端外壁并通过轴肩和连接键固接；所述第一试验样件套在试样承载架外壁并与之固接，所述的试样挡盖通过轴端挡圈与旋转轴内端面固接，实现第一试验样件的轴向定位；所述第二试验样件与试样挡盖固接；所述的施压支架与所述的密封腔右端盖密封滑动连接并且所述的施压支架外端的施力端面上设有压力传感器。...
【技术特征摘要】
1.基于水下的仿生非光滑表面摩擦阻力测试装置，包括试验平台支架、带密封腔的旋转测试部件、动力输入组件、配水组件、移动组件和信号处理组件，所述的旋转测试部件、动力输入组件以及配水组件都安装在所述的试验平台支架上，所述的移动组件与所述的试验平台支架固接；所述动力输入组件通过第一联轴器与所述的信号处理组件的动力输入端连接，所述信号处理组件的动力输出端通过第二联轴器与所述旋转测试部件的旋转轴一端相连接，旋转测试部件另一端安装移动组件；所述配水组件的进水管与所述旋转测试部件的入水孔管道连接，所述配水组件的出水管与所述的旋转测试部件的出水孔管道相连接，其特征在于：所述的旋转测试部件包括旋转轴、旋转轴上的密封组件、密封腔组件以及置于密封腔组件内部的试验样件测试组件，所述旋转轴安装在密封腔左端盖上的通孔上，落在密封腔组件的外部的旋转轴外端装有密封组件，落在密封腔组件内部的旋转轴内端安装有试验样件测试组件；所述的旋转测试部件与动力输入组件、信号处理组件和移动组件具有相同的安装中心高度；所述密封组件为磁流体密封，包括圆环形永久磁铁、两块与永久磁铁相配合并相同的极靴，每块极靴内壁上有齿槽；两块极靴、形成相对运动的旋转件以及极靴与旋转件之间的间隙构成磁性回路，形成在旋转件上的磁性密封；整个密封组件安放在轴套内，所述轴套通过螺钉固连在密封腔左端盖上；密封组件左右两端分别放置有调整垫片，所述密封组件左端放置有轴承套对密封组件起到轴向固定的作用，所述轴承套通过螺钉固连在轴套上的相应位置；轴承端盖通过螺钉固连在轴承套上相应位置对旋转轴上的角接触球轴承起到轴向定位作用，所述轴承端盖上开有阶梯型凹槽密封结构；所述密封腔组件包括带有入水孔和出水孔的密封腔、密封腔左端盖和密封腔右端盖，所述密封腔上开有用于排气的螺纹孔，所述螺纹孔配有相应的密封螺栓；密封腔左端盖、密封腔右端盖分别与密封腔两端面密封固接；所述密封腔左端盖的内端面通孔外圈设有用于安放推力球轴承的环形圆台结构，推力球轴承端盖安装在圆台形结构端面；所述的密封腔右端盖上设有用于安装施压支架的光孔；整个密封腔组件安装在试验平台支架上的相应部位；所述试验样件测试组件包括试样承载架、试样挡盖、轴端挡圈、第一试验样件、第二试验样件和用于按压在第二试验样件表面的施压支架，所述试验样件测试组件除了施压支架外均安装在旋转轴内端部；所述试样承载架套装在旋转轴内端外壁并通过轴肩和连接键固接；所述第一试验样件套在试样承载架外壁并与之固接，所述的试样挡盖通过轴端挡圈与旋转轴内端面固接，实现第一试验样件的轴向定位；所述第二试验样件与试样挡盖固接；所述的施压支架与所述的密封腔右端盖密封滑动连接并且所述的施压支架外端的施力端面上...
【专利技术属性】
技术研发人员：施郑赞，谷云庆，牟介刚，王浩帅，吴登昊，郑水华，周佩剑，赵李盼，简捷，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。