[发明专利]一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置

说明书

一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置，所述测试装置包括：壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件；弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内；测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间；所述模拟装置包括包括变形壁面流体摩擦阻力测试装置、进水管路系统、出水管路系统、抽水装置以及储水装置。本发明的有益效果是：本装置不需要更换表面即可形成不同弯曲变形程度的壁面，降低了试验成本，节约了操作时间，调节过程简单；可以调节变形程度的壁面减阻效果测试装置，通过调节弹簧压缩长度控制变形壁面弯曲变形程度，操作方便。

技术领域

本发明涉及一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置及模拟装置。

背景技术

湍流减阻一直是国内外学者研究的热点问题，通过对海豚游动中的减阻现象的研究，发现其表皮会发生变形，能够减小阻力。目前对于变形壁面的研究大多依靠数值模拟和模型试验。数值模拟通过在控制器上建模分析，成本低，因此应用广泛。但由于变形壁面相较平面结构更复杂，仅依靠模拟难以得到准确的结果，仍需要通过试验平台验证结果的正确性。目前用于测试变形壁面流体摩擦阻力的装置在测试不同波形的壁面时大多需要更换试验表面。因此研发设计一台操作方便，壁面变形可调的小型测试装置对于变形壁面减阻效果的研究具有一定的积极意义。

发明内容

为了解决目前测试不同波形壁面更换待测壁面模型的问题，本发明提出了一种可以调节变形程度的壁面减阻效果测试装置，通过调节弹簧压缩长度控制变形壁面弯曲变形程度，操作方便。

本发明所述的一种变形壁面流体摩擦阻力测试装置，其特征在于，包括：

壳体，具有进水端、出水端和试验腔，并且进水端、出水端均与试验腔连通；

直线驱动装置，包括驱动电机、滚珠丝杆副组件以及推动部件，其中驱动电机的输出轴与滚珠丝杆副组件的丝杆一端相连，用于将旋转驱动力转换为壳体轴向直线往复运动；推动部件安装在滚珠丝杆副上的滑动件相连，其推动端密封贯穿壳体后与弹性变形壁面调节装置的推动面接触，用于推动壳体内的弹性变形壁面调节装置运动；

弹性变形壁面调节装置，设置在壳体的试验腔内，包括用于产生波形面的弹性表面、用于使水流平稳地从平面流动过渡到波形面流动的刚性平面组件和用于调整弹性表面的弯曲程度的支撑组件，弹性表面设置在支撑组件的顶部，且弹性表面的上下两端面均与壳体的上下壁面间留有供水流过的通道；所述刚性平面组件设置在试验腔的进水端，其中一端面与伸入壳体内的推动部推动端接触，另一端面通过螺纹连接杆与支撑组件上游端相连；所述刚性平面组件、支撑组件均与壳体试验腔底面滑动连接；

测量装置，设置在位于下游末端的支撑组件与壳体侧壁之间，用于测量壳体内通水前后阻力变化。

滚珠丝杆副组件包括支撑台、丝杆和滑台，其中丝杆沿壳体轴向水平架设在支撑台上，并保持丝杆与支撑台转动连接，使得丝杆可绕其自身中心轴周向旋转；丝杆一端与驱动电机的输出轴相连，丝杆上套接与其螺纹连接的滑台，用于将丝杆的周向旋转转换成滑台沿丝杆轴向的直线运动；滑台上安装用于推动刚性平面组件移动的推动部件；推动部件包括推杆、推杆固定块以及紧固螺母，所述推杆固定块与滑台固接，推杆一端通过紧固螺母水平安装在推杆固定块上，另一端从壳体试验腔侧壁的通孔穿入后与作为推动面的刚性平面组件接触。

刚性平面组件包括刚性平面、螺纹连接杆、第一支撑板以及第一滚轮组件，所述刚性平面前后两端分别架装在第一支撑板的顶端、相邻支撑组件的顶端，并保持刚性平面沿壳体轴向水平布置；第一支撑板的底端设有用于与试验腔底面滑动连接的滚轮组件；第一支撑板与壳体中心轴垂直，并且第一支撑板与相邻的支撑组件之间通过螺纹连接杆平行相连。