[发明专利]非光滑表面流体摩擦阻力测试装置及非光滑表面减阻效果评价方法

权利要求书

1.非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：包括步进电机、扭矩信号耦合器、旋转轴、水箱，步进电机通过第一弹性膜片联轴器与扭矩信号耦合器相连，扭矩信号耦合器的输出轴通过第二弹性膜片联轴器与旋转轴相连，旋转轴的端部安装旋转圆盘，旋转圆盘设置在密闭的水箱里，旋转圆盘在步进电机的带动下旋转，扭矩信号耦合器采集旋转圆盘的扭矩、功率、转速信号并传入到计算机，步进电机和扭矩信号耦合器均固定在导轨上，导轨安装在支撑台上，旋转轴与导轨相平行。

2.根据权利要求1所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：步进电机采用三相伺服混合式步进电机驱动器控制，最小步距角为0.036°。

3.根据权利要求1或2所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：水箱上设置旋转轴入口，旋转轴入口处安装滚动轴承，旋转轴与滚动轴承相配合。

4.根据权利要求1或2所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：导轨可沿支撑台移动。

5.根据权利要求3所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：导轨可沿支撑台移动。

6.根据权利要求1或2所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：水箱相邻的两个侧面分别开有窗口，窗口装有透光率大于99%的光学玻璃进行密封。

7.根据权利要求3所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：水箱相邻的两个侧面分别开有窗口，窗口装有透光率大于99%的光学玻璃进行密封。

8.根据权利要求4所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：水箱相邻的两个侧面分别开有窗口，窗口装有透光率大于99%的光学玻璃进行密封。

9.根据权利要求5所述的非光滑表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：水箱相邻的两个侧面分别开有窗口，窗口装有透光率大于99%的光学玻璃进行密封。

10.非光滑表面减阻效果评价方法，其特征是：采用非光滑表面流体摩擦阻力测试装置进行评价，该装置包括步进电机、扭矩信号耦合器、旋转轴、水箱，步进电机通过第一弹性膜片联轴器与扭矩信号耦合器相连，扭矩信号耦合器的输出轴通过第二弹性膜片联轴器与旋转轴相连，旋转轴的端部安装旋转圆盘，旋转圆盘设置在密闭的水箱里，旋转圆盘在步进电机的带动下旋转，扭矩信号耦合器采集旋转圆盘的扭矩、功率、转速信号并传入到计算机，步进电机和扭矩信号耦合器均固定在导轨上，导轨安装在支撑台上，旋转轴与导轨相平行；

（1）步进电机带动旋转圆盘旋转，通过扭矩信号耦合器测量旋转圆盘总力矩，随后将圆盘拆除，采用相同方法测量空转时的扭矩，将两者作差得到光滑表面圆盘引起的摩擦力矩；

（2）在旋转圆盘表面加工出所需的非光滑表面形状，将加工后的非光滑表面圆盘安装在旋转轴上，启动步进电机，保持在与步骤（1）相同转速，采集此时的扭矩信号，将此时测得的扭矩和步骤（1）空转时的扭矩作差，得到非光滑表面圆盘引起的摩擦力矩；

（3）将步骤（1）测得的旋转圆盘引起的扭矩与步骤（2）测得的旋转面圆盘引起的扭矩相减，再除以步骤（1）旋转圆盘引起的扭矩，所得结果即为非光滑表面的减阻率。