一种测量平板边界层摩擦阻力的装置，平板主体安放在所述外壳的上端面，在该平板主体的几何中心嵌装有研究平板。导轨前端与外壳底板上的顶起螺栓对应。两个伸缩机构分别通过连接件与导轨上的各滑块铰接。伸缩机构中各支杆的上端面与平板主体下表面固连。测力计水平固定连接在外壳内前端壳体上。外壳与导轨活动连接，能够调节导轨在竖直面内与水平面的夹角θ；外壳与平板主体固定连接，并具有密封功能，使得测量中摩擦阻力模块和测力模块不受平板模型下表面来流的干扰。本实用新型专利技术消除了测量过程中静摩擦力变化对摩擦阻力测量的干扰，提高了测量精度。
A device for measuring friction resistance of plate boundary layer
【技术实现步骤摘要】
一种测量平板边界层摩擦阻力的装置
本专利技术涉及空气动力学摩擦阻力测量
，具体是一种测量平板边界层摩擦阻力的装置及相应的测量方法。
技术介绍
当今世界人们对环境保护和节约资源更加重视，对现代工程和技术的发展从能耗和污染物排放上提出更高的要求。考虑到化石燃料价格的增长和温室效应的加剧，即使粘性阻力一个少量的减少都会带来巨大的经济效益。每年为了克服粘性阻力需要消耗数十亿升的化石燃料，从节约能源的角度来看，任何少量的减阻都能节约大量的能源。因此，在流动控制领域减小粘性阻力是一个重要课题。现有的摩擦阻力测量方法主要有以下几种：一、测量边界层速度型，拟合得到剪切压力，测量装置有热线风速仪、LDV激光测速设备和PIV系统等，缺点是测量时间花费长，装置和操作复杂，只适用于低速流动测量；二、测力天平直接测量浮动单元表面所受的摩擦阻力，虽然精度较高，但装置和操作复杂，需要采用其他摩擦阻力测量手段对测力天平进行标定，例如通过方法一；三、油膜干涉法，根据油膜厚度与剪切应力的关系式，通过测量油膜厚度得到剪切应力，此方法操作复杂，同时油膜会改变测量模型的表面形状，对流场产生干扰。因此综上所述，现在缺少一种操作简单、快捷和精度高的摩擦阻力测量方法。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的操作复杂、测量精度低的缺点，本专利技术提出了一种测量平板边界层摩擦阻力的装置。本专利技术包括平板主体、研究平板、四根支杆、两个伸缩机构、滑块、导轨、外壳和测力计，其中：所述平板主体安放在所述外壳的上端面，在该平板主体的几何中心开有用于嵌放所述研究平板的开口。在所述外壳的底板上安装有顶起螺栓，并使该顶起螺栓的位置与导轨前端对应；在该外壳内底板的上表面固定有连接杆支座，所述连接杆铰接在连接杆支座上，并使该连接杆的位置与所述导轨后端对应。所述导轨的前端安放在所述顶起螺栓的顶端；所述导轨的后端固定在该连接杆的顶端；在该导轨上安装有两个滑块。所述两个伸缩机构分别通过连接件与各滑块铰接。各所述伸缩机构中的各支杆的上端面均与位于所述平板主体几何中心的研究平板的下表面固连。测力计水平固定连接在外壳内前端壳体上，所述测力计为高精度数字测力计。所述研究平板的四个边分别与该开口的四个边之间分别有小于0.15mm的间隙。在所述测力计与伸缩机构中的横杆之间连接有铜线；该铜线处于水平状态。所述伸缩机构包括两个支杆和两个套板，其中，所述两个支杆的下端分别嵌入套板内，并通过紧定螺钉固紧。各套板的下表面与所述连接件固连。两个支杆之间通过横杆支撑。通过调节各支杆在套板内的嵌入深度，以改变研究平板与平板主体的相对位置。所述套板上有用于嵌装支杆的盲孔。该盲孔的孔径略大于该支杆的外径。使二者之间间隙配合。在该套板的壳体上有径向的紧定螺钉孔。本专利技术中，铜线一端连接测力计测量端，另一端与同研究平板连接在一起的横杆连接，所述测力计为高精度数字测力计，测力计测量端不随拉力大小伸缩变化，使得在测量过程中研究平板处于静止状态。本专利技术中的外壳与导轨活动连接，能够调节导轨在竖直面内与水平面的夹角θ；外壳与平板主体固定连接，并具有密封功能，使得在测量中外壳内压力和研究平板与平板主体的交界处压力相等，对流场不产生干扰。与现有技术相比较，本专利技术取得的有益技术效果是：1、本申请中，在测量中保持研究平板静止，对流场不产生干扰。2、本申请中，导轨与水平面成角度θ，使得导轨与滑块之间的静摩擦力为最大静摩擦力，消除了测量过程中静摩擦力变化对摩擦阻力测量的干扰。2、本申请中，导轨与水平面成角度θ，使得研究平板、伸缩机构和滑块作为一个整体所受的竖直向下力和导轨对该整体的支持力的合力与最大静摩擦力大小相等，方向相反，消除了测量过程中研究平板上下表面的可能出现的压力不等导致的最大静摩擦力变化，对于精确测量效果显著。附图说明图1是摩擦阻力测量装置的俯视图；图2是摩擦阻力测量装置的主视图；图3是图2中的A-A向剖视图；图4是图2中B部位的局部放大图；图5是图2中的C-C向剖视图；图6是摩擦阻力测量装置的左视图。图中：1.平板主体；2.研究平板；3.支杆；4.伸缩机构；5.销轴；6.滑块；7.导轨；8.外壳；9.连接杆；10.顶起螺栓；11.铜线；12.测力计；13.横杆；14.套板；15.紧定螺钉；16.前端壁板；17.侧壁板。具体实施方式本实施例是一种摩擦阻力测量装置，包括平板主体1、研究平板2、四根支杆3、两个伸缩机构4、滑块6、导轨7、外壳8和测力计12，其中：所述平板主体1为矩形板，安放在所述外壳8的上端面，并且该平板主体对应风洞来流方向一端为前缘；在该平板主体的几何中心开有矩形的开口，用于嵌放所述研究平板2，并使该研究平板的四个边分别与该开口的四个边之间有小于0.15mm的间隙。在所述外壳8的底板上安装有顶起螺栓10，并使该顶起螺栓的位置与导轨7前端对应；在该外壳内底板的上表面固定有连接杆支座，所述连接杆9铰接在连接杆支座上，并使该连接杆的位置与所述导轨后端对应。所述导轨7的前端安放在所述顶起螺栓的顶端；所述导轨的后端固定在该连接杆的顶端；在该导轨上安装有两个滑块。所述两个伸缩机构4分别通过连接件与各滑块铰接。各所述伸缩机构中的各支杆3的上端面均与位于所述平板主体几何中心的研究平板2的下表面固连。测力计12水平固定连接在外壳8内前端壳体上，所述测力计为高精度数字测力计；铜线11的一端与测力计12的测量端相连，该铜线的另一端与所述伸缩机构中的横杆连接，并使该铜线的两端处于同一水平面，从而使拉力方向为水平方向。所述伸缩机构4包括两个支杆3、两个紧定螺钉15和两个套板14，其中，所述两个支杆的下端分别嵌入套板内，并通过紧定螺钉固紧。各套板的下表面与所述连接件固连。两个支杆3之间通过横杆13支撑。工作时，调节各支杆在套板内的嵌入深度，以改变研究平板2与平板主体1的相对位置，并通过紧定螺钉固紧。所述套板上有用于嵌装支杆的盲孔。该盲孔的孔径略大于该支杆的外径。使二者之间间隙配合。在该套板的壳体上有径向的紧定螺钉孔。所述外壳的前端壁板16与后端壁板均为固定壁板，该外壳的两个侧壁板17均为活动壁板，通过螺栓连接在前端壁板与后端壁板上，以方便实验中对位于外壳内的装置实施操作。本实施例中，所述平板主体1尺寸为1500×400×10mm，在该平板主体1上的开口的尺寸为200×150mm。所述研究平板2尺寸为199.8×149.8×10mm。所述平板主体和研究平板均由亚克力板制成。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量平板边界层摩擦阻力的装置，其特征在于，包括平板主体、研究平板、四根支杆、两个伸缩机构、滑块、导轨、外壳和测力计，其中：/n所述平板主体安放在所述外壳的上端面，在该平板主体的几何中心开有用于嵌放所述研究平板的开口；在所述外壳的底板上安装有顶起螺栓，并使该顶起螺栓的位置与导轨前端对应；在该外壳内底板的上表面固定有连接杆支座，所述连接杆铰接在连接杆支座上，并使该连接杆的位置与所述导轨后端对应；所述导轨的前端安放在所述顶起螺栓的顶端；所述导轨的后端固定在该连接杆的顶端；在该导轨上安装有两个滑块；所述两个伸缩机构分别通过连接件与各滑块铰接；各所述伸缩机构中的各支杆的上端面均与位于所述平板主体几何中心的研究平板的下表面固连；测力计水平固定连接在外壳内前端壳体上。/n
【技术特征摘要】
1.一种测量平板边界层摩擦阻力的装置，其特征在于，包括平板主体、研究平板、四根支杆、两个伸缩机构、滑块、导轨、外壳和测力计，其中：
所述平板主体安放在所述外壳的上端面，在该平板主体的几何中心开有用于嵌放所述研究平板的开口；在所述外壳的底板上安装有顶起螺栓，并使该顶起螺栓的位置与导轨前端对应；在该外壳内底板的上表面固定有连接杆支座，所述连接杆铰接在连接杆支座上，并使该连接杆的位置与所述导轨后端对应；所述导轨的前端安放在所述顶起螺栓的顶端；所述导轨的后端固定在该连接杆的顶端；在该导轨上安装有两个滑块；所述两个伸缩机构分别通过连接件与各滑块铰接；各所述伸缩机构中的各支杆的上端面均与位于所述平板主体几何中心的研究平板的下表面固连；测力计水平固定连接在外壳内前端壳体上。
2.如权利要求1所述一种测量平板边界层摩擦阻力的装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李跃强，高超，薛明，武斌，郑海波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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