[发明专利]仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置及方法

权利要求书

1.仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：包括支架、步进电机、密封水箱、水池、第一空心水轴、第二空心水轴、水泵，步进电机、密封水箱、水池、水泵安装在支架上，步进电机位于密封水箱的下方，密封水箱里设置螺旋桨，步进电机连接螺旋桨，第一空心水轴通过配水环与第二空心水轴相连通，第二空心水轴连通水泵，水泵与水池通过第一管路相连通，水池与密封水箱通过第二管路相连通，密封水箱和水池里均充有液体，第一空心水轴上安装传力杆，传力杆的端部安装测力元件，第一空心水轴与配水环相连处安装动密封装置，配水环为空心结构，第一空心水轴位于配水环内的部分包含十字通孔结构，来自水泵的水通过第二空心水轴进入配水环，进而通过十字通孔结构进入第一空心水轴，通过第一空心水轴的端部悬空和在第一空心水轴的端部安装光滑表面旋转圆盘测试模型、仿生射流表面旋转圆盘模型从而测试仿生射流表面旋转圆盘模型的减阻性能。

2.根据权利要求1所述的仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：当第一空心水轴的端部安装仿生射流表面旋转圆盘模型时，仿生射流表面旋转圆盘模型上安装多孔射流器，仿生射流表面旋转圆盘模型即为在光滑表面旋转圆盘测试模型上设置射流孔，来自水泵的水首先进入多孔射流器，然后通过仿生射流表面旋转圆盘模型的射流孔喷出。

3.根据权利要求2所述的仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：多孔射流器里安装栅格整流板。

4.根据权利要求1-3任一所述的仿生射流表面流体摩擦阻力测试装置，其特征是：第一管路上安装溢流阀，第二空心水轴上安装球阀和流量计。

5.仿生射流表面流体摩擦阻力测试方法，其特征是：采用如下测试装置：包括支架、步进电机、密封水箱、水池、第一空心水轴、第二空心水轴、水泵，步进电机、密封水箱、水池、水泵安装在支架上，步进电机位于密封水箱的下方，密封水箱里设置螺旋桨，步进电机连接螺旋桨，第一空心水轴通过配水环与第二空心水轴相连通，第二空心水轴连通水泵，水泵与水池通过第一管路相连通，水池与密封水箱通过第二管路相连通，密封水箱和水池里均充有液体，第一空心水轴上安装传力杆，传力杆的端部安装测力元件，第一空心水轴与配水环相连处安装动密封装置，配水环为空心结构，第一空心水轴位于配水环内的部分包含十字通孔结构，来自水泵的水通过第二空心水轴进入配水环，进而通过十字通孔结构进入第一空心水轴，通过第一空心水轴的端部悬空和在第一空心水轴的端部安装光滑表面旋转圆盘测试模型、仿生射流表面旋转圆盘模型从而测试仿生射流表面旋转圆盘模型的减阻性能；当第一空心水轴的端部安装仿生射流表面旋转圆盘模型时，仿生射流表面旋转圆盘模型上安装多孔射流器，仿生射流表面旋转圆盘模型即为在光滑表面旋转圆盘测试模型上设置射流孔，来自水泵的水首先进入多孔射流器，然后通过仿生射流表面旋转圆盘模型的射流孔喷出；

（1）在第一空心水轴上安装光滑表面旋转圆盘测试模型，步进电机开始工作，带动螺旋桨旋转，通过与第一空心水轴固连的传力杆和测力元件测量光滑表面旋转圆盘测试模型的阻力F₁，随后将光滑表面旋转圆盘测试模型拆除，测量第一空心水轴悬空时的阻力F₂，测量测力元件与第一空心水轴之间的距离L，则光滑表面旋转圆盘测试模型引起的摩擦力矩M_s为

M_s=(F₁-F₂)L；

（2）在第一空心水轴上安装仿生射流表面旋转圆盘模型并在上仿生射流表面旋转圆盘模型安装多孔射流器，启动泵，调节球阀、溢流阀来调节泵的出口压力和流量计的流量，进而控制射流孔的射流速度，启动步进电机，保持在与步骤（1）步进电机转速相等采集此时的力信号，将此时测得的力和步骤（1）空转时的力之差与L相乘为该射流速度时仿生射流表面旋转圆盘模型引起的摩擦力矩M_j；

（3）用减阻率DR来评价仿生射流表面的减阻效果，则：

DR=Ms-MjMs×100%.]]>