一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置制造方法及图纸

一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置，所述测试装置包括：壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件；弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内；测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间；所述模拟装置包括包括变形壁面流体摩擦阻力测试装置、进水管路系统、出水管路系统、抽水装置以及储水装置。本实用新型专利技术有益效果是：本装置不需要更换表面即可形成不同弯曲变形程度的壁面，降低了试验成本，节约了操作时间，调节过程简单；可以调节变形程度的壁面减阻效果测试装置，通过调节弹簧压缩长度控制变形壁面弯曲变形程度，操作方便。

A Testing and Simulating Device for Friction Resistance of Deformed Wall Fluid

A test device and a simulation device for the friction resistance of deformed wall fluids include: a shell with an inlet end, an outlet end and a test chamber, and both the inlet end and an outlet end are connected with the test chamber; a linear drive device, including a drive motor, a ball screw pair and a driving component; an elastic deformed wall adjusting device, which is arranged in the test chamber of the shell; The measuring device is arranged between the support assembly at the downstream end and the side wall of the shell, and the simulation device includes a fluid friction resistance measuring device on the deformed wall, a water intake pipeline system, a water outlet pipeline system, a water pumping device and a water storage device. The beneficial effect of the utility model is that the device can form a wall with different bending deformation degree without changing the surface, which reduces the test cost, saves the operation time and simplifies the adjustment process; the wall drag reduction effect testing device with adjustable deformation degree can control the bending deformation degree of the deformed wall by adjusting the compression length of the spring, and the operation is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置
本技术涉及一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置。
技术介绍
湍流减阻一直是国内外学者研究的热点问题，通过对海豚游动中的减阻现象的研究，发现其表皮会发生变形，能够减小阻力。目前对于变形壁面的研究大多依靠数值模拟和模型试验。数值模拟通过在控制器上建模分析，成本低，因此应用广泛。但由于变形壁面相较平面结构更复杂，仅依靠模拟难以得到准确的结果，仍需要通过试验平台验证结果的正确性。目前用于测试变形壁面流体摩擦阻力的装置在测试不同波形的壁面时大多需要更换试验表面。因此研发设计一台操作方便，壁面变形可调的小型测试装置对于变形壁面减阻效果的研究具有一定的积极意义。
技术实现思路
为了解决目前测试不同波形壁面更换待测壁面模型的问题，本技术提出了一种可以调节变形程度的壁面减阻效果测试装置，通过调节弹簧压缩长度控制变形壁面弯曲变形程度，操作方便。本技术所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于，包括：壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件，其中驱动电机的输出轴与滚珠丝杆副组件的丝杆一端相连，用于将旋转驱动力转换为壳体轴向直线往复运动；推动部件安装在滚珠丝杆副上的滑动件相连，其推动端密封贯穿壳体后与弹性变形壁面调节装置的推动面接触，用于推动壳体内的弹性变形壁面调节装置运动；弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内，包括用于产生波形面的弹性表面、用于使水流平稳地从平面流动过渡到波形面流动的刚性平面组件和用于调整弹性表面的弯曲程度的支撑组件，弹性表面设置在支撑组件的顶部，且弹性表面的上下两端面均与壳体的上下壁面间留有供水流过的通道；所述刚性平面组件设置在试验腔的进水端，其中一端面与伸入壳体内的推动部推动端接触，另一端面通过螺纹连接杆与支撑组件上游端相连；所述刚性平面组件、支撑组件均与壳体试验腔底面滑动连接；测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间，用于测量壳体内通水前后阻力变化。滚珠丝杆副组件包括支撑台、丝杆和滑台，其中丝杆沿壳体轴向水平架设在支撑台上，并保持丝杆与支撑台转动连接，使得丝杆可绕其自身中心轴周向旋转；丝杆一端与驱动电机的输出轴相连，丝杆上套接与其螺纹连接的滑台，用于将丝杆的周向旋转转换成滑台沿丝杆轴向的直线运动；滑台上安装用于推动刚性平面组件移动的推动部件；推动部件包括推杆、推杆固定块以及紧固螺母，所述推杆固定块与滑台固接，推杆一端通过紧固螺母水平安装在推杆固定块上，另一端从壳体试验腔侧壁的通孔穿入后与作为推动面的刚性平面组件接触。刚性平面组件包括刚性平面、螺纹连接杆、第一支撑板以及第一滚轮组件，所述刚性平面前后两端分别架装在第一支撑板的顶端、相邻支撑组件的顶端，并保持刚性平面沿壳体轴向水平布置；第一支撑板的底端设有用于与试验腔底面滑动连接的滚轮组件；第一支撑板与壳体中心轴垂直，并且第一支撑板与相邻的支撑组件之间通过螺纹连接杆平行相连。所述支撑组件包括移动支撑板组件、调节组件、弹簧以及第二滚轮组件，移动支撑板组件沿壳体轴向间隔排布，并保持第二支撑板与壳体中心轴垂直；位于试验腔上游进水端的移动支撑板组件顶端与第一支撑板顶端水平铺装一块刚性表面，位于试验腔下游出水端的移动支撑板组件与试验腔下游出水端侧壁之间增设测试装置，而相邻两移动支撑板组件的板面之间设置一套调节组件和弹簧，移动支撑板组件底部与试验腔底面滑动连接，且相邻两移动支撑板组件顶端水平铺设一块弹性表面，弹性表面、刚性平面位于同一水平面上，形成用于安装非光滑表面的安装面，且弹性表面的下端面与对应的调节组件顶端相连，调节组件的调节端分别与同侧的移动支撑板组件相连，从而通过控制调节组件两端的调节端以控制弹性表面的变形；所述弹簧的两端分别与相邻两移动支撑板组件相连。所述移动支撑板组件包括第二支撑板、弹簧底座和第二滚轮组件，所述第二支撑板单侧或两侧固装用于连接弹簧端部的弹簧底座；第二支撑板底部配装用于与试验腔底面滑动连接的第二滚轮组件，相邻两第二支撑板顶端铺装一水平设置弹性表面。所述调节组件包括第一铰链底座、第二铰链底座、第一铰链杆、第二铰链杆以及T型杆，所述第一铰链底座、第二铰链底座分别安装在相邻两第二支撑板相对的表面，第一铰链杆一端与第一铰链底座铰接，另一端与T型杆的底端铰接；第二铰链杆一端与第二铰链底座铰接，另一端与T型杆的底端铰接，T型杆的顶端横杆与弹性表面的下端面中心处固接。所述测量装置包括压力传感器和传感器连接件，所述压力传感器为圆柱体型结构，压力传感器末端固定在壳体试验腔下游出水端侧壁上；压力传感器头端通过传感器连接件与位于试验腔下游出水端的第二支撑板固接，并保持压力传感器的轴心位置与推杆、弹簧底座在同一轴线上，压力传感器的电线穿过壳体的电线孔，电线孔的两侧用硅酮密封胶作密封处理。所述第一滚轮组件和第二滚轮组件的结构一致，包括滚轮架、开槽圆柱头螺钉、带孔销轴以及滚轮，所述滚轮架通过开槽圆柱头螺钉安装在第一支撑板或第二支撑板底部；每个U型滚轮架安装滚轮；滚轮沿设置在壳体试验腔底面上的轴线导轨滚动。壳体为方管结构，前后两端上部分有突出方管结构分别为进水端和出水端；壳体两侧开有观察窗口，通过壳体螺钉固接透明的观察窗板；壳体的试验腔上游进水端壁面开有推杆孔，与推杆间隙配合，推杆孔的内壁一侧配有密封组件，实现推杆与推杆孔之间的密封。刚性平面组件的前端配有倒L型挡板，弹性变形壁面调节装置的后端配有同样配有倒L型挡板，倒L型挡板的竖直部分与壳体固接，挡板水平部分的上平面与壳体突出方管的内壁在同一水平面上，进口处倒L型进口挡板下平面与刚性平面接触。一种利用本技术所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置构建的模拟装置，其特征在于：包括变形壁面流体摩擦阻力测试装置、进水管路系统、出水管路系统、抽水装置以及储水装置，所述变形壁面流体摩擦阻力测试装置的进水端和出水端分别与进水管路系统的出水口、出水管路系统的进水口管路连通，并保持变形壁面流体摩擦阻力测试装置的壳体水平布置；所述进水管路系统的进水口与抽水装置的出水口管路连通，抽水装置的抽水端、所述出水管路系统的出水口均连通至储水装置内，形成封闭的循环水路；所述进水管路系统的进水口处设有可供抽水装置的抽水端插入的抽水孔，用于将储水装置内的水依次抽入进水管路系统、变形壁面流体摩擦阻力测试装置、出水管路系统后回至储水装置内，形成一封闭的循环水路。所述抽水装置包括变频调速式的电机和水泵，所述水泵的驱动端与所述电机的输出轴相连，水泵的抽水端引入储水装置内，出水端与进水管路系统的进水口管路连通；所述进水管路系统包括进口接管、进水弯管、稳定段接管以及收缩段接管，进口接管、进水弯管、稳定段接管、收缩段接管顺次相连形成一条封闭的进水流路，各接管之间通过接口法兰密封固定，并通过进水管支撑架架装在储水装置的盖板上；进水接管的进水端与水泵的出水端管路连通，其中稳定段接管、收缩段接管水平布置且二者与变形壁面流体摩擦阻力测试装置的壳体同轴布置，收缩段接管的大端与稳定段接管出水端连通，收缩段接管的小端与变形壁面流体摩擦阻力测试装置的进口端管路连通；所述出水管路系统包括扩散段接管、回流段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于，包括：壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件，其中驱动电机的输出轴与滚珠丝杆副组件的丝杆一端相连，用于将旋转驱动力转换为壳体轴向直线往复运动；推动部件安装在滚珠丝杆副上的滑动件相连，其推动端密封贯穿壳体后与弹性变形壁面调节装置的推动面接触，用于推动壳体内的弹性变形壁面调节装置运动；弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内，包括用于产生波形面的弹性表面、用于使水流平稳地从平面流动过渡到波形面流动的刚性平面组件和用于调整弹性表面的弯曲程度的支撑组件，弹性表面设置在支撑组件的顶部，且弹性表面的上下两端面均与壳体的上下壁面间留有供水流过的通道；所述刚性平面组件设置在试验腔的进水端，其中一端面与伸入壳体内的推动部推动端接触，另一端面通过螺纹连接杆与支撑组件上游端相连；所述刚性平面组件、支撑组件均与壳体试验腔底面滑动连接；测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间，用于测量壳体内通水前后阻力变化。

【技术特征摘要】
1.一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于，包括：壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件，其中驱动电机的输出轴与滚珠丝杆副组件的丝杆一端相连，用于将旋转驱动力转换为壳体轴向直线往复运动；推动部件安装在滚珠丝杆副上的滑动件相连，其推动端密封贯穿壳体后与弹性变形壁面调节装置的推动面接触，用于推动壳体内的弹性变形壁面调节装置运动；弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内，包括用于产生波形面的弹性表面、用于使水流平稳地从平面流动过渡到波形面流动的刚性平面组件和用于调整弹性表面的弯曲程度的支撑组件，弹性表面设置在支撑组件的顶部，且弹性表面的上下两端面均与壳体的上下壁面间留有供水流过的通道；所述刚性平面组件设置在试验腔的进水端，其中一端面与伸入壳体内的推动部推动端接触，另一端面通过螺纹连接杆与支撑组件上游端相连；所述刚性平面组件、支撑组件均与壳体试验腔底面滑动连接；测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间，用于测量壳体内通水前后阻力变化。2.如权利要求1所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于：滚珠丝杆副组件包括支撑台、丝杆和滑台，其中丝杆沿壳体轴向水平架设在支撑台上，并保持丝杆与支撑台转动连接，使得丝杆可绕其自身中心轴周向旋转；丝杆一端与驱动电机的输出轴相连，丝杆上套接与其螺纹连接的滑台，用于将丝杆的周向旋转转换成滑台沿丝杆轴向的直线运动；滑台上安装用于推动刚性平面组件移动的推动部件；推动部件包括推杆、推杆固定块以及紧固螺母，所述推杆固定块与滑台固接，推杆一端通过紧固螺母水平安装在推杆固定块上，另一端从壳体试验腔侧壁的通孔穿入后与作为推动面的刚性平面组件接触。3.如权利要求2所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于：刚性平面组件包括刚性平面、螺纹连接杆、第一支撑板以及第一滚轮组件，所述刚性平面前后两端分别架装在第一支撑板的顶端、相邻支撑组件的顶端，并保持刚性平面沿壳体轴向水平布置；第一支撑板的底端设有用于与试验腔底面滑动连接的滚轮组件；第一支撑板与壳体中心轴垂直，并且第一支撑板与相邻的支撑组件之间通过螺纹连接杆平行相连。4.如权利要求3所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于：所述支撑组件包括移动支撑板组件、调节组件、弹簧以及第二滚轮组件，移动支撑板组件沿壳体轴向间隔排布，并保持第二支撑板与壳体中心轴垂直；位于试验腔上游进水端的移动支撑板组件顶端与第一支撑板顶端水平铺装一块刚性表面，位于试验腔下游出水端的移动支撑板组件与试验腔下游出水端侧壁之间增设测试装置，而相邻两移动支撑板组件的板面之间设置一套调节组件和弹簧，移动支撑板组件底部与试验腔底面滑动连接，且相邻两移动支撑板组件顶端水平铺设一块弹性表面，弹性表面、刚性平面位于同一水平面上，形成用于安装非光滑表面的安装面，且弹性表面的下端面与对应的调节组件顶端相连，调节组件的调节端分别与同侧的移动支撑板组件相连，从而通过控制调节组件两端的调节端以控制弹性表面的变形；所述弹簧的两端分别与相邻两移动支撑板组件相连。5.如权利要求4所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于：所述移动支撑板组件包括第二支撑板、弹簧底座和第二滚轮组件，所述第二支撑板单侧或两侧固装用于连接弹簧端部的弹簧底座；第二支撑板底部配装用于与试验腔底...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷云庆，余松伟，夏轲，牟介刚，吴登昊，郑水华，周佩剑，章子成，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33