一种旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法技术

本发明专利技术公开了一种旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法，涉及流动减阻技术领域，该方法包括：基于申请者发现的旋转圆筒的流动特点，将仅高度不同的两旋转圆筒的整体扭矩作外插处理，获得底面总扭矩和侧面扭矩；将侧面扭矩对高度作归一化处理，获得与绝对高度无关的摩阻特征值；比较相同直径的试验模型相对于对照模型的摩阻特征值，获得试验模型的减摩阻功效。该方法解决了现有方法中存在的流动模拟相似性差、适用范围窄的技术问题。采用本方法可扣除传统旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法中圆筒底面的扭矩，剥离圆筒底面对减摩阻功效评估的影响；还能够消除传统方法中圆筒绝对高度不一致对减摩阻功效评估的影响。一致对减摩阻功效评估的影响。一致对减摩阻功效评估的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法


[0001]本专利技术涉及流动减阻
，尤其是一种旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法。

技术介绍

[0002]流体作用于固体的摩擦阻力(简称“摩阻”)是多种航行器的重要阻力成分，以船舶为例，摩阻约占总阻力的50％
‑
80％。随着节能、降耗等绿色发展理念逐渐深入人心，减摩阻技术逐渐成为研究的热点，目前已形成了表面微沟槽、表面随行波、柔性表皮、低表面能表面、超疏水表面等多种技术方案。
[0003]对于各种方案的减摩阻功效，一般可通过理论分析、数值模拟、试验测试等方法进行评估。减摩阻功效的试验评估主要有以下两类方法：一是基于风洞、水洞、水池、水槽等流体力学专用设备，在模型表面定制减摩阻方案：在一定流速下，先测量总阻力，并与相同外形尺寸的对照样模型进行比较，获得减总阻功效，再根据摩阻在总阻力中的占比换算成减摩阻功效；二是基于旋转圆盘或旋转圆筒(将圆盘看做是高度与直径相比较小的圆筒，以下统称为旋转圆筒)等装置，在圆筒表面定制减摩阻方案：在一定转速下，测量扭矩值，并与相同外形尺寸的对照样圆筒进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法，其特征在于，所述方法包括：准备直径相同、高度不同的两个第一圆筒作为对照模型，准备与所述对照模型直径相同的第二圆筒作为试验模型；分别获取在相同流体介质下、以相同转速旋转的所述对照模型和试验模型的整体扭矩；基于旋转圆筒的流动特点，根据所述整体扭矩和相应的高度分别求取所述对照模型和试验模型的侧面扭矩；所述旋转圆筒的流动特点为：当圆筒直径和旋转速度保持不变时，圆筒上下底面扭矩之和与圆筒高度无关，圆筒侧面扭矩与圆筒高度近似呈正比，则圆筒整体扭矩与圆筒高度近似线性相关，其一次函数的y轴截距值近似为圆筒底面总扭矩；对于两种模型，分别将所述侧面扭矩对相应的高度做归一化处理，获得与绝对高度无关的所述对照模型和试验模型的摩阻特征值；基于所述对照模型和试验模型的摩阻特征值，求取所述试验模型相对于所述对照模型的减摩阻功效，基于所述减摩阻功效输出评估结果。2.根据权利要求1所述的旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法，其特征在于，当所述试验模型与对照模型的圆筒底面不同时，所述根据所述整体扭矩和相应的高度分别求取所述对照模型和试验模型的侧面扭矩的方法相同，包括，对于所述对照模型：将获取到的第一圆筒Ⅰ和第一圆筒Ⅱ的整体扭矩、第一圆筒Ⅰ和第一圆筒Ⅱ的高度代入圆筒整体扭矩与圆筒高度的一次函数中，计算得到所述一次函数的y轴截距值，作为所述对照模型的底面总扭矩，表达式为：其中，M
d0
为所述对照模型的上下底面扭矩之和，M
d1
、M
d2
分别为第一圆筒Ⅰ、第一圆筒Ⅱ的整体扭矩，h1、h2分别为第一圆筒Ⅰ、第一圆筒Ⅱ的高度；从所述第一圆筒Ⅰ和第一圆筒Ⅱ的整体扭矩中分别减去所述底面总扭矩，得到所述第一圆筒Ⅰ和第一圆筒Ⅱ的侧面扭矩，作为所述对照模型的侧面扭矩，表达式为：M
c1
＝M
d1
‑
M
d0
；M
c2
＝M
d2
‑
M
d0
；其中，M
c1
为所述第一圆筒Ⅰ的侧面扭矩，M
c2
为所述第一圆筒Ⅱ的侧面扭矩。3.根据权利要求1所述的旋转圆筒减摩阻功效试验评估方法，其特征在于，所述对于两种模型，分别将所述侧面扭矩对相应的高度做归一化处理，获得与绝对高度无关的所述对照模型和试验模型的摩阻特征值的方法相同，包括，对于所述对照模型：求取摩阻特征值公式的表达式为：其中，f
d
为所述对照模型的摩阻特征值，M
c1
为第一圆筒Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海浪，陈默，张璇，郑文涛，刘俊亮，张华，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：