[发明专利]评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种试验装置及试验方法，具体地说是旋成体壁面的流体摩擦阻力。

背景技术

水下航行体在水中行进时的主要能耗是用来克服行进阻力，因此进行阻力分析和减小阻力，对于节约能源、改善工作状况、提高工作效能具有重要意义。凹坑、凸包、沟槽等仿生非光滑具有显著的减阻效果已得到了充分的证明，对仿生非光滑表面的减阻效果进行评价和分析是进一步应用仿生非光滑表面技术的关键。

目前，评估仿生非光滑表面减阻效果的试验装置主要集中在旋转测量法，如专利申请号为：201110089369.0，名称为“评估仿生非光滑表面及仿生射流表面减阻效果的试验装置”和专利申请号为：201120070969.8，名称为“一种对流体摩擦阻力测试的试验装置”，主要适用于对平板非光滑表面的摩擦阻力进行测量，而不适用于旋成体壁面流体摩擦阻力的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现减阻效果测试、表面涂覆涂层减阻效果测试的评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验装置及试验方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验装置，其特征是：包括水池、滑块、导轨、连杆、测力元件，导轨设置在水池的上方，滑块安装在导轨上并通过滚轮可沿导轨滚动，水池里设置旋成体壁面测试模型，旋成体壁面测试模型通过连杆连接滑块，连杆上设置传力杆，测力元件安装在传力杆上。

本发明评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验装置还可以包括：

1、所述的旋成体壁面测试模型包括光滑表面旋成体壁面测试模型和仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型。

2、旋成体壁面测试模型与连杆之间所成角度可变。

本发明评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验方法，其特征是：采用如下试验装置：包括水池、滑块、导轨、连杆、测力元件，导轨设置在水池的上方，滑块安装在导轨上并通过滚轮可沿导轨滚动，水池里设置旋成体壁面测试模型，旋成体壁面测试模型通过连杆连接滑块，连杆上设置传力杆，测力元件安装在传力杆上；所述的旋成体壁面测试模型包括光滑表面旋成体壁面测试模型和仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型；

（1）将光滑表面旋成体壁面测试模型与连杆固连，通过传力杆和测力元件测出光滑表面旋成体壁面测试模型的流体摩擦阻力f_s；

（2）将光滑表面旋成体壁面测试模型换成仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型，重复上一步继续测量出仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型的流体摩擦阻力f_n；

（3）仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型的减阻效果用减阻率DR来表示，则：DR=100%×(f_s-f_n)f_s。

本发明评估仿生非光滑表面旋成体壁面减阻效果的试验方法还可以包括：

1、改变水流速度以及旋成体壁面模型与连杆之间的联接角度，重复步骤（1）～（3），得到测量不同流速、不同攻角时仿生非光滑表面旋成体壁面测试模型的减阻效果用减阻率。

本发明的优势在于：本发明采用悬挂式阻力测试法测量仿生非光滑表面和光滑表面旋成体壁面的流体摩擦阻力，通过减阻率来衡量仿生非光滑表面的减阻效果。能够实现对仿生非光滑表面旋成体壁面结构及表面涂层结构流体摩擦阻力的测试及减阻效果的评价，该装置结构简单，操作容易，测试准确；仿生非光滑表面旋成体壁面可根据需要加工出不同的非光滑表面结构(如V型、U型、凹坑、凸包或涂覆表面涂层等)，本发明还适用于聚合物添加剂溶液的减阻效果测试。本发明测试原理简单、直观，不同于其它评估仿生非光滑表面旋成体壁面结构减阻效果的装置，可以直接给出仿生非光滑表面的流体摩擦阻力，测试结果可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：