【技术实现步骤摘要】
实现仿生表面结构变换的流体减阻效果测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及流固间摩擦阻力的测试领域，具体涉及一种实现仿生表面结构变换的流体减阻效果测试装置及方法。
技术介绍
[0002]流体在固体表面流动时，其表面会产生摩擦阻力。在海洋航行、管道运输等领域泵组的动力主要都是用来克服流体与壁面之间的摩擦阻力。常规水面船舶表面摩擦阻力占总阻力的50％左右，水下航行器表面摩擦阻力甚至占总阻力的70％以上，根据理论推算，在动力和能源一定条件下，假设水下航行器的阻力减小10％，则其巡航速度和航程可以同时增加约3.57％。所以对于减阻技术的研究能够节约大量的能源，提高能力利用率，目前对于减阻技术的研究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。其中非光滑表面减阻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。
[0003]近年来，研究发现许多生物表面结构是非光滑的，例如鲨鱼和海豚表皮分布着许多肋条状的鳞片结构。这些沟槽结构可以改变鲨鱼在游动时皮...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实现仿生表面结构变换的流体减阻效果测试装置，其特征在于，该装置包括水流循环系统、减阻效果测试装置、表面结构变换装置和仿生结构试验板；所述水流循环系统包括测试管路，所述测试管路上部两端设置有管道上盖板，所述仿生结构试验板两端滑动连接在所述管道上盖板之间；所述减阻效果测试装置包括主控平台、转换开关、计时器、支撑板、支撑架、压控开关、传力挡板、磁铁以及电磁铁；所述电磁铁集成在所述主控平台底部，且所述电磁铁与所述管道上盖板相连；所述转换开关和计时器安装在所述主控平台上；所述支撑板一端与所述主控平台固连，另一端通过所述支撑架固定安装在所述管道上盖板上；所述磁铁固定在所述仿生结构试验板上靠近所述电磁铁的一端，所述传力挡板固定在所述仿生结构试验板上远离所述电磁铁的一端，所述表面结构变换装置固定在仿生结构试验板上，且位于所述磁铁和所述传力挡板之间；所述压控开关固定在所述管道上盖板上靠近所述传力挡板的一侧；所述转换开关用于同时控制电磁铁消磁及计时器计时，所述压控开关用于实现计时器停止计时的信号。2.根据权利要求1所述的实现仿生表面结构变换的流体减阻效果测试装置，其特征在于，所述表面结构变换装置为凹凸变换装置，其包括外壳一、凹凸伸缩杆、凹凸伸缩控制台、凹凸伸缩杆控制组件、环状支撑圈、环状发散弹簧、圆形含磁粒覆盖膜、上环形滚轮和下环形滚轮；所述外壳一底部向外突出，固定在所述仿生结构试验板上，其内部设置有多圈凹凸伸缩杆，每个凹凸伸缩杆均有一套伸缩杆控制组件，每圈凹凸伸缩杆的底端固连一个环形支撑圈，所述环形支撑圈采用磁性材料制成；所述圆形含磁粒覆盖膜从底部覆盖在所有环形支撑圈的表面，且所述圆形含磁粒覆盖膜的外围安装一圈沿径向延伸的所述环状发散弹簧；所述环状发散弹簧一端在固定所述圆形含磁粒覆盖膜上，另一端固定在所述仿生结构试验板上；所述圆形含磁粒覆盖膜与所述外壳一底部圆形开口对应位置的上下表面分别安装上环形滚轮以及下环形滚轮，使得所述圆形含磁粒覆盖膜随着所述环状支撑圈发生向内或者向外延展时能够平滑延展。3.根据权利要求2所述的实现仿生表面结构变换的流体减阻效果测试装置，其特征在于，所述凹凸伸缩杆控制组件包括轴套、主齿轮、左驱动齿轮、右驱动齿轮、上轴承、下轴承、高精度电机一和高精度电机二，所述主齿轮通过螺纹连接安装在所述凹凸伸缩杆上，所述主齿轮的上下两端分别安装一个轴套，所述轴套的端部支撑在所述凹凸伸缩控制台上，所述上轴承和下轴承分别套接在所述轴套上，对所述主齿轮进行固定；所述高精度电机一和高精度电机二分别固定在所述凹凸伸缩控制台上，且位于所述凹凸伸缩杆的左右两侧，所述左驱动齿轮、右驱动齿轮分别与所述高精度电机一和高精度电机二连接，且均与所述主齿轮啮合；所述左驱动齿轮和右驱动齿轮同时旋转稳定地带动所述主齿轮旋转，从而通过螺纹作用使凹凸伸缩杆发生伸缩。4.根据权利要求3所述的实现仿生表面结构变换的流体减阻效...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军军，谷云庆，吴登昊，牟介刚，周佩剑，徐茂森，杨雪龙，于立博，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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