[发明专利]评估合成射流平板湍流减阻的实验装置及方法

权利要求书

1.评估合成射流平板湍流减阻的实验装置，其特征在于，包括低湍流度静声风洞、测试平台、测力天平、发烟机、LDV激光测速设备、合成射流平板湍流减阻装置；

所述的测试平台固定设置于低湍流度静声风洞实验段内，测试平台包括固定支架(9)、零压力梯度平板(1)、导轨(8)，导轨(8)沿空气流动方向设置于零压力梯度平板(1)下方，LDV激光测速设备的探头(7)固定于导轨滑块上，在零压力梯度平板(1)上沿着空气流动方向开有若干测压孔(5)，每个测压孔通过橡皮管连接置于风洞外的测力天平，在零压力梯度平板(1)前沿放置有一根长棒(6)，用以扰乱气流形成湍流；

所述的发烟机设置于风洞入口处；

所述的合成射流平板湍流减阻装置用于发生射流以改变零压力梯度平板上的流场分布。

2.根据权利要求1所述的评估合成射流平板湍流减阻的实验装置，其特征在于，所述的合成射流平板湍流减阻装置包括振动器(101)、壳体罩(102)和出气盖(103)，所述的壳体罩包括开有圆孔的底部(104)、长条形且中空的出气口(106)以及将底部圆孔与长条形出气口相连通的过渡区(105)；振动器出口形状与壳体罩底部相同，二者紧密连接，出气盖呈长条形，紧密盖合于壳体罩出气口上，在出气盖表面开有若干出气孔(107)，当振动器通电，振动器带动壳体罩内空气振动，在出气孔处形成射流。

3.根据权利要求1所述的评估合成射流平板湍流减阻的实验装置，其特征在于，所述的零压力梯度平板(1)包括固定于固定支架(9)上的水平平板(2)和设于水平平板尾端的可调尾板(4)，所述的可调尾板一端与水平平板铰接，另一端通过伸缩杆与固定支架连接，可调尾板与水平面夹角可通过伸缩杆的伸缩进行调节。

4.应用如权利要求1-3任一项所述的装置进行评估合成射流平板湍流减阻的实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)开启风洞，调节零压力梯度平板(1)，通过监测与测压孔(5)相连的各测力天平的数据，直到各压力数值相等，即得到零压力梯度；

3)开启发烟机，打开LDV激光测速设备，从长棒(6)后方沿空气流动方向取若干x点位置进行测量，对每个选取的x轴位置，在该位置的y轴方向上依次测量来流速度，最后得到无激励器时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；

4)安装合成射流平板湍流减阻装置(即激励器)，将其设置于零压力梯度平板(1)下方，使合成射流平板湍流减阻装置的射流出口嵌于零压力梯度平板内，且射流出口上表面与零压力梯度平板的表面平齐，重复步骤3)，测得有激励器但不开启时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；之后再开启激励器，再次重复步骤3)，测得有激励器且开启时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；

5)依据每次获得的实验数据分析每次实验时平板流场分布，绘制不同x位置沿y轴的速度分布图与不同x位置沿y轴的湍流度分布图，不同x位置沿y轴的速度分布图各条曲线走势接近且不同x位置沿y轴的湍流度分布图曲线走势接近则证明测试位置处湍流已充分发展，则该次实验数据有效；

6)采用最小二乘法，按照Spalding公式

y+=u++e-KB[eKu+-1-Ku+-(Ku+)22-(Ku+)36]]]>

进行拟合，其中K＝0.40，B＝5.5，u为来流速度，y为y轴方向的高度(平板表面为0)；拟合得到u_τ，从而壁面剪切力τ＝ρ*u_τ²，其中ρ为实验时空气密度；V是空气粘度系数，u_τ是摩擦速度，对比不同位置处不装激励器、安装激励器但不开启、开启激励器时的壁面剪切力，获得激励器的减阻效果。