[发明专利]一种基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置与方法

说明书

本发明提供一种基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置，在流变仪的下试样台、锥板转子的基础上，设置试样夹具，夹具上压板轴向压紧试样夹具，并通过内六角螺钉与流变仪下试样台连接，本发明可通过内六角螺钉控制试样的平行度，测量过程中，锥板转子与圆柱形试样之间夹着被测试液体，通过测量不同转速下转子受到的摩擦力矩得到固液界面间的剪切率曲线，通过不同材料间的曲线对比得到被测试固液间的界面滑移参数；本发明克服了原有流变仪中无法更换下试样台材料的缺点，下试样可更换为任意平面材料，同时利用了流变仪对不同转速下力矩的精确测量，扩展了流变仪的功能范围，对不同材料与液体间的界面滑移参数的测量提供了便捷测量方法。

技术领域

本发明属于界面滑移参数测量装置技术领域，特别涉及一种基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置与方法。

背景技术

随着水介质润滑的广泛使用，传统润滑模拟计算中普遍采用的固液界面无滑移假设适用性受到挑战。更有精确的实验结果证实了浸润性较差的材料表面容易发生界面相对滑移，从而影响工作性能。滑移长度和极限剪切应力是衡量固液界面发生滑移难易程度的主要指标。固液表面滑移参数的测量实验大多需要设计精密测量的仪器，并且很多装置只适用于微观尺寸下固液界面滑移参数的测量，所以在界面滑移的应用中，目前还处于假设表面参数进行理论建模仿真的阶段，这阻碍了将界面滑移效应直接应用于工程应用的性能分析。

目前固液界面滑移参数测试方法主要包括直接测量法与间接测量法两类，直接测量法中应用较多的有光脱色荧光恢复技术(TIR-FRAP)、微颗粒显影技术(μ-PIV)和近场激光速度仪(NFLV)对靠近固体表面的流场进行直接观测，从而得到固液间的滑移参数；间接测量法中多采用表面力仪(SFA)、原子力显微镜(AFM)或微通道技术(Capillary)，通过圆柱或微球靠近时的动压阻力(或液体流经微通道后的压降)与无滑移假设后的理论计算值作对比，间接得到固液间滑移参数。上述主要方法中，普遍只能测量特定微观固液间界面滑移参数，很多装置对被测表面的形状有特定要求，且大多需要借助复杂的光学处理程序或大型测量设备，并不能满足实际工程中对大量固液表面之间的测量需求。

由于现有技术存在上述不足，目前还没有可简捷测试固液界面之间界面滑移参数的测量装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置与方法，可解决固液界面滑移参数测量复杂的问题，便捷完成不同固体表面与不同液体之间界面滑移参数的测量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置，在流变仪的下试样台1、锥板转子3的基础上，环形的试样夹具5通过定位螺钉6连接在流变仪下试样台1上，试样夹具5与锥板转子3共轴，圆柱形试样4通过试样夹具5固定于流变仪下试样台1上，位于试样夹具5的中心位置，与此同时，夹具上压板7轴向压紧试样夹具5，并通过内六角螺钉8与流变仪下试样台1连接。

所述试样夹具5通过台阶面与下试样台1上表面接触进行轴向定位，通过柱面进行径向定位，圆柱形试样4通过台阶面与试样夹具5上表面接触进行轴向定位，通过柱面夹紧进行径向定位。

所述夹具上压板7通过三个内六角螺钉8与流变仪下试样台1连接，通过调整所述三个内六角螺钉8，对圆柱形试样4与锥板转子3之间的平行度进行调整。

本发明还提供了利用所述基于流变仪改进的界面滑移参数测量装置的测量方法，先计算固液界面的滑移长度：

其中，δ是滑移长度，R是锥板转子3的半径，θ₀是锥板的锥角，Ω是锥板转子3的转速，M是测得的力矩，μ是被测液体的粘度；

通过滑移长度δ随剪切速率的变化，得到极限剪应力的数值或范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：