实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种能实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置。本发明专利技术中的水箱侧方有孔状出液口以及网孔状出液口，孔状出液口分别接所述的射流调控装置中的射流管道，网孔状出液口通过主流管道接矩形测试管道。射流调控装置中的快速密封接口公头可以与射流孔转换装置的中的四个快速密封接口母头中的任意一个对接，射流孔转换装置中的中心轴焊接在仿生结构试验板上的十字凹槽中心。仿生结构试验板上固定有传力板，传力板与测力计测力端贴合，仿生结构试验板与矩形测试管道上盖板密封滑动连接。本发明专利技术可以通过旋转中心底座，同时利用公头和不同的母头进行对接，实现不同射流孔形状的射流，通过移动板以及固定卡栓来实现不同射流的角度。

【技术实现步骤摘要】
实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置
本专利技术涉及一种流固间摩擦阻力的测试装置，具体的说是一种能实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置。
技术介绍
流体在固体表面流动时，流固间势必存在着摩擦阻力。流体流动，其动力源主要克服摩擦阻力做工，在海洋航行领域中，船舶和海水直接的摩擦阻力占总阻力的一半以上。在天然气，石油管道运输中，泵组的动力主要是用来克服油气与管道壁面之间的摩擦阻力。在军事上，降低航行器表面的摩擦阻力，不仅能够提高续航能力，且能够节约战备能源。在动力和能源的不变的情况下，如果减少十分之一摩擦阻力，可以同时对航行器的行程和航速进行提升。研究减阻技术对于节约能源，提高能源利用率，完善减阻理论体系具有重要意义。目前国内外的减阻技术主要分为非光滑表面减阻、微气泡减阻、壁面振动减阻、高聚物添加剂减阻和仿生射流减阻等。其中仿生射流减阻技术通过对一些生物的特征进行模拟研究，具备很好的减阻效果，而且绿色环保，有极大的研究意义和价值。仿生射流减阻技术一直以来都是流体减阻方法中重点研究的方面。仿生射流减阻技术是通过对鱼类的鳃部结构进行观察，发现鱼的鳃部结构不仅具备呼吸的作用，还能起到一个减阻的效果。对鱼类鳃部特征进行模拟优化，再把这些模拟优化后的特征投入到试验中，设定对比实验，从而探究这些不同的生物特征能够达到的减阻效果。针对于解决实验特征的多样性，设计专利技术一种小型、简便、经济、能够对不同射流孔形状以及射流角度进行测量的实验装置变得十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够用于测量流体与固体之间的摩擦力的评估仿生射流的表面减阻效果的试验装置，可分别评估不同仿生射流孔形状及射流角度的减阻效果。本专利技术包括射流供给装置、射流调控装置、射流孔转换装置、支撑装置、仿生结构试验板、矩形测试管道以及测力计。本专利技术的总体结构：所述的射流供给装置中的水箱侧方有六个孔状出液口以及一个网孔状出液口，其中六个孔状出液口分别接所述的射流调控装置中的射流管道。网孔状出液口通过主流管道一接所述的矩形测试管道。所述的射流调控装置中的快速密封接口公头可以与所述的射流孔转换装置的中的四个快速密封接口母头中的任意一个对接，所述的射流孔转换装置中的中心轴焊接在所述的仿生结构试验板上的十字凹槽中心，所述的射流孔转换装置通过中心轴安装在仿生结构试验板十字凹槽中。所述的仿生结构试验板上固定有传力板，传力板与测力计测力端贴合，所述的仿生结构试验板与所述的矩形测试管道上盖板密封滑动连接。所述的矩形测试管道上盖板开有凹槽，测力计安装在凹槽中。所述的矩形测试管道上盖板上固定有支撑装置，所述的矩形测试管道的出液口通过主流管道二连接小水箱，小水箱的顶部出液口连接回流管道通向所述的射流供给装置的水槽。上述装置或部件的具体结构：所述的射流供给装置包括变频器、电机、水泵、水槽和水箱。所述的变频器的动力输出端与所述的电机的动力输入端连接，所述的电机的动力输出端与所述的水泵动力输入端相连，所述的水泵的进液口与所述的水槽连通，所述的水泵的出液口通过总水管与水箱连通。所述的射流调控装置包括射流管道、电动球阀、电磁流量计、可伸缩塑料管以及快速密封接口公头。所述的射流管道上集成电动球阀和电磁流量计，所述的射流管道的进液口与水箱连接，所述的射流管道的出液口接可伸缩塑料管，所述的可伸缩塑料管的出液口接快速密封接口公头。所述的射流孔转换装置包括快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J、快速密封接口母头Y、中心轴、旋转螺母、十字底座、可伸缩软管、小型导轨、移动板、圆形孔槽和固定卡栓，所述的中心轴通过焊接固定在仿生结构试验板的十字凹槽中心，所述的十字底座嵌套在中心轴上，中心轴的上半部分有螺纹，安装有旋转螺母，通过控制旋转螺母使十字底座和仿生结构试验板的十字凹槽贴合，所述的十字底座上安装有四个小型导轨。所述四个小型导轨上分别安装移动板，所述的四个移动板上面分别固定快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J和快速密封接口母头Y。所述移动板的一侧有一通孔，所述的十字底座边缘上有圆形孔槽。所述的十字底座的上端移动板安装在小型导轨上面，小型导轨的一侧有一排圆形孔槽，移动板上有与圆形孔槽对应的通孔，通过插入固定卡栓并通过通孔进入圆形孔槽固定移动板，每次需要变换射流角度时，拔出固定卡栓，移动移动板到相应位置，在插入固定卡栓完成固定角度。所述的快速密封接口母头S对应的射流孔形状为三角形，快速密封接口母头L对应的射流孔形状为棱形，快速密封接口母头J对应的射流孔形状为矩形，快速密封接口母头Y对应的射流孔形状为圆形，所有快速密封接口母头与射流孔之间都通过十字底座中的可伸缩软管连接。每次需要转换射流孔形状时，假设此时的射流孔为三角形，则松开快速密封接口公头和快速密封接口母头S，然后通过旋转螺母使十字底座松动从而从仿生结构试验板中的十字凹槽中抬起，把十字底座旋转90°，旋紧螺母使十字底座嵌入仿生结构试验板中的十字凹槽，此时仿生结构试验板上的通孔从与三角形射流孔对应变换为与矩形射流孔对应，再连接快速密封接口公头和快速密封接口J，完成测试射流孔形状从三角形向矩形的转换，同理可以变换射流孔形状为棱形和圆形。所述的支撑装置包括侧板一、固定板以及侧板二，所述的侧板一和侧板二通过焊接固定在矩形测试管道上盖板上，所述的固定板横在侧板一和侧板二之间焊接固定，所述的侧板一和固定板上开有通孔，用于固定射流管道。所述的仿生结构试验板为矩形，所述的仿生结构试验板上开有十字凹槽，每个十字凹槽对应一个所述射流孔转换装置中的十字底座，并且所述的十字凹槽上铺设密封橡胶，通过旋转螺母时射流孔转换装置与仿生结构试验板贴合后实现密封。所述的仿生结构试验板与矩形测试管道上盖板密封滑动连接。所述的仿生结构试验板上开有比射流孔转换装置射流孔略大的圆台型射流通孔。所述的仿生结构试验板上用螺钉固定传力板，所述的传力板与测力计测力端相连接。所述的矩形测试管道上盖板尾端开有卡槽。所述的矩形测试管道上盖板与仿生结构试验板密封滑动连接，在矩形测试管道上盖板上设置具有规则几何形状的阶梯型密封结构，阶梯型密封结构纵向为矩形凹槽结构，在仿生结构试验板与矩形测试管道上盖板的接触过程中，形成一系列有规则的节流间隙和膨胀空腔，通过介质的粘性摩擦以及能量的转化产生逐级节流效应，从而实现密封。由于仿生结构试验板下端为主流场，上端为空心内腔，在仿生结构试验板上下两侧存在着压差，为了防止由于压差引仿生结构试验板垂直方向的振动，通过螺钉将压板固连在矩形测试管道上盖板上。所述的矩形测试管道内主流场流速由所述的射流供给装置控制，通过变频器控制电机，再通过电机控制水泵的功率来实现主流场流速切换。所述的矩形测试管道进液口安装阻尼网，通过阻尼网来对测试管道内水流进行稳流。所述矩形测试管道出液口也安装阻尼网，通过主流管道二连接小水箱，所述的小水箱顶部连接回流管道，回流管道通向水槽，实现水的循环利用。所述的测力计安装在所述的矩形测试管道上盖板的卡槽中进行固定，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置，包括射流供给装置、射流调控装置、射流孔转换装置、支撑装置、仿生结构试验板、矩形测试管道以及测力计，其特征在于：/n所述的射流调控装置包括射流管道、电动球阀、电磁流量计、可伸缩塑料管以及快速密封接口公头；所述的射流管道上集成电动球阀和电磁流量计，所述的射流管道的进液口与射流供给装置中的水箱连接，所述的射流管道的出液口接可伸缩塑料管，所述的可伸缩塑料管的出液口接快速密封接口公头；/n所述的射流孔转换装置包括快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J、快速密封接口母头Y、中心轴、旋转螺母、十字底座、可伸缩软管、小型导轨、移动板、圆形孔槽和固定卡栓；所述的中心轴固定在仿生结构试验板的十字凹槽中心，所述的十字底座嵌套在中心轴上，中心轴的上半部分有螺纹，安装有旋转螺母，通过控制旋转螺母使十字底座和仿生结构试验板的十字凹槽贴合；所述的十字底座上安装有四个小型导轨；所述四个小型导轨上分别安装移动板，所述的四个移动板上面分别固定快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J和快速密封接口母头Y，这四个母头对应不同的射流孔形状；所述移动板的一侧有一通孔，所述的十字底座边缘上有圆形孔槽；所述的十字底座的上端移动板安装在小型导轨上面，小型导轨的一侧有一排圆形孔槽，移动板上有与圆形孔槽对应的小孔，通过插入固定卡栓并通过通孔进入圆形孔槽固定移动板，每次需要变换射流角度时，拔出固定卡栓，移动移动板到相应位置，在插入固定卡栓完成固定角度；/n所述的仿生结构试验板为矩形，所述的仿生结构试验板上开有十字凹槽，每个十字凹槽对应一个所述射流孔转换装置中的十字底座，并且所述的十字凹槽上铺设密封橡胶，通过旋转螺母时射流孔转换装置与仿生结构试验板贴合实现密封；所述的仿生结构试验板与矩形测试管道上盖板密封滑动连接；所述的仿生结构试验板上开有圆台型射流通孔；所述的传力板与测力计测力端相连接；/n所述的矩形测试管道内主流场流速由所述的射流供给装置控制，通过变频器控制电机，再通过电机控制水泵的功率来实现主流场流速切换；所述的矩形测试管道进液口安装阻尼网，通过阻尼网来对测试管道内水流进行稳流；所述矩形测试管道出液口也安装阻尼网，通过主流管道连接小水箱，所述的小水箱顶部连接回流管道，回流管道通向射流供给装置中的水槽，实现水的循环利用。/n...

【技术特征摘要】
1.实现可变射流孔形状及射流角度的仿生射流表面测试装置，包括射流供给装置、射流调控装置、射流孔转换装置、支撑装置、仿生结构试验板、矩形测试管道以及测力计，其特征在于：
所述的射流调控装置包括射流管道、电动球阀、电磁流量计、可伸缩塑料管以及快速密封接口公头；所述的射流管道上集成电动球阀和电磁流量计，所述的射流管道的进液口与射流供给装置中的水箱连接，所述的射流管道的出液口接可伸缩塑料管，所述的可伸缩塑料管的出液口接快速密封接口公头；
所述的射流孔转换装置包括快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J、快速密封接口母头Y、中心轴、旋转螺母、十字底座、可伸缩软管、小型导轨、移动板、圆形孔槽和固定卡栓；所述的中心轴固定在仿生结构试验板的十字凹槽中心，所述的十字底座嵌套在中心轴上，中心轴的上半部分有螺纹，安装有旋转螺母，通过控制旋转螺母使十字底座和仿生结构试验板的十字凹槽贴合；所述的十字底座上安装有四个小型导轨；所述四个小型导轨上分别安装移动板，所述的四个移动板上面分别固定快速密封接口母头S、快速密封接口母头L、快速密封接口母头J和快速密封接口母头Y，这四个母头对应不同的射流孔形状；所述移动板的一侧有一通孔，所述的十字底座边缘上有圆形孔槽；所述的十字底座的上端移动板安装在小型导轨上面，小型导轨的一侧有一排圆形孔槽，移动板上有与圆形孔槽对应的小孔，通过插入固定卡栓并通过通孔进入圆形孔槽固定移动板，每次需要变换射流角度时，拔出固定卡栓，移动移动板到相应位置，在插入固定卡栓完成固定角度；
所述的仿生结构试验板为矩形，所述的仿生结构试验板上开有十字凹槽，每个十字凹槽对应一个所述射流孔转换装置中的十字底座，并且所述的十字凹槽上铺设密封橡胶，通过旋转螺母时射流孔转换装置与仿生结构试验板贴合实现密封；所述的仿生结构试验板与矩形测试管道上盖板密封滑动连接；所述的仿生结构试验板上开有圆台型射流通孔；所述的传力板与测力计测力端相连接；
所述的矩形测试管道内主流场流速由所述的射流供给装置控制，通过变频器控制电机，再通过电机控制水泵的功率来实现主流场流速切换；所述的矩形测试管道进液口安装阻尼网，通过阻尼网来对测试管道内水流进行稳流；所述矩形测试管道出液口也安装阻尼网，通过主流管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷云庆，张军军，牟介刚，吴登昊，周佩剑，徐茂森，于凌志，包福兵，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33