[发明专利]一种测量平板湍流摩擦阻力的实验装置和方法

权利要求书

1.一种测量平板湍流摩擦阻力的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括集烟室、空气通道、测试平板、速度采集器、导轨、滑块、步进电机；

所述空气通道由气体收集段、稳定段、收缩段、实验段、扩散段、拐角段、动力段、出口段顺次连通构成，空气从气体收集段向出口段流动；所述集烟室设置在所述空气通道的空气流动方向的上流前端以及下游端部之间，将空气通道的气体收集段和出口段连通，集烟室内设置有烟雾发生器及烟雾扩散风扇；在气体收集段内设置消声网，稳定段内设置有整流网，消声网和整流网均与空气流动方向垂直；在实验段内先后设置有压力传感器和测试平板，在动力段内部设置有变频电机、动力叶片及整流静叶片；

所述测试平板包括支撑架、透明平板、压力梯度调节板、电推杆、辅助支架、粗糙带、转捩拌线；透明平板置于支撑架上且水平固定在所述的空气通道实验段中央；辅助支架前缘与支撑架后缘铰接，辅助支架后缘与支撑架通过电推杆连接，压力梯度调节板固定于辅助支架上，粗糙带和转捩拌线依次布置于透明平板前缘；

所述的导轨固定在测试平板下方的实验段壁面上，导轨与空气流动方向平行；滑块安装于导轨上，速度采集器的激光探头固定于滑块端部且朝向透明平板，步进电机通过皮带驱动滑块在导轨上移动，步进电机通过信号线与实验段外的步进电机控制箱连接；激光探头通过信号线与实验段外的速度数据采集盒及计算机连接。

2.应用如权利要求1所述的实验装置测量平板湍流摩擦阻力的方法，其特征在于，包括如下步骤：测试前在集烟室内充满烟雾，再通过控制动力段的变频电机及动力叶片，使整个空气通道通过气体收集段从集烟室中吸入混有烟雾的空气，当烟雾均匀充满整个空气通道后，混合烟雾的空气流经稳定段使湍流强度降低，再通过收缩段进一步增大空气流速，在实验段形成流动速度均匀性好、湍流度低的试验烟流；在实验段形成流动速度均匀性好、湍流度低的试验烟流之后，控制步进电机驱动导轨上滑块移动，使速度采集器的激光探头沿空气流动方向移动，通过计算机控制速度数据采集盒，对激光探头采集的速度值进行收集；整个过程中，通过压力传感器测得的数据获得实验段内的气体流速，通过控制变频电机的转速调节整个空气通道内气体的流速，通过控制电推杆调节压力梯度调节板的角度，从而调节测量平板上表面流动的压力梯度分布，达到零压力梯度分布状态。