[发明专利]二维平面射流减阻测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种测试装置，具体地说是减阻效果测试装置。

背景技术

目前，国内外相关学者对流体与固体界面之间的运动减阻问题进行了广泛深入的理论探索及应用研究，并成功的在多方面取得了较为显著的进展。由于减阻问题能够直接影响到装备的能耗和力学性能，所以此问题的研究一直受到各国专家学者的关注，其研究方法主要从理论分析、数值模拟、模型试验等方面进行研究，最后通过比较试验装置中测试样件的减阻性能并得出所需结论，进而再投入到工程实际应用中。无论是理论分析，还是数值计算，都以模型试验获得的数据精度最高，更接近于实际，因此理论分析，数据模拟等最终也都需要试验的检验和验证。试验方法作为研究流体减阻的重要手段，对推进流体减阻理论的发展起到了非常重要的作用，流体力学新现象和新理论的提出，一般需要对流体进行大量测试试验。仿生射流表面能够减小流体与固体之间的摩擦阻力，减阻效果明显，是一种全新的减阻技术，当前对于此项技术的研究主要集中在理论分析与数值模拟阶段，因其还没有一套完整的射流表面测试试验装置，因此模型试验还无法完成。传统的减阻试验研究大多在水洞、水槽或水池拖曳等环境中进行，但是，由于其造价昂贵、耗资巨大、体积庞大、日常维护困难、噪声大、试验条件不易控制、试验模型复杂，在试验条件的各个方面都具有一定的局限性，并且以上所述装置均无法进行射流表面减阻试验的研究，因此，研究设计一台成本低廉、结构简单、试验方便的射流减阻测试试验装置显得尤为重要。

目前，非光滑表面和射流表面的减阻测试装置多集中在旋转射流测试方法，消耗了更多的湍动能。如申请号为：201110089369.0，名称为“评估仿生非光滑表面及仿生射流表面减阻效果的试验装置”和申请号为：201120070969.8，名称为“一种对摩擦阻力测试的试验装置”的专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够用于测试流体对不同结构表面摩擦阻力的测试装置，尤其适用于对射流表面积非光滑表面的摩擦阻力进行测试的二维平面射流减阻测试装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明二维平面射流减阻测试装置，其特征是：包括水箱、水泵、测试段，测试段包括二维通道，二维通道一端设置二维通道入口，另一端设置二维通道出口，二维通道入口为渐缩形状，二维通道出口为渐扩形状，二维通道入口与二维通道之间安装栅格式整流段，水泵连通水箱，水泵通过进口管路连通二维通道入口，二维通道出口通过出口管路连通水箱，进口管路上安装有调速阀、电磁流量计、压力表，进口管路还连通装有溢流阀的回流管路，回流管路连通水箱。

本发明还可以包括：

1、二维通道上设置有射流管入口，水泵通过射流管路连通射流管入口，射流管路上安装有射流阀，射流管入口的左右两侧各开有一个测压孔，两个测压孔均连接压差计。

2、所述的两个测压孔开在二维通道的底面中心线上，二维通道的宽度不小于其高度的10倍。

3、还包括测量湍流特性的PIV系统，所述的PIV系统包括双脉冲激光、CCD相机、图像处理计算机，二维通道的上表面开设光学玻璃窗，光学玻璃窗旁设置双脉冲激光，二维通道侧面设置CCD相机，CCD相机面向光学玻璃窗的下方，CCD相机连接图像处理计算机。

4、当测量非光滑表面薄膜的减阻效果时，射流阀关闭，二维管道的底部铺设需要测量的非光滑表面薄膜，通过对比铺设非光滑表面薄膜前后的压差值来检测非光滑表面薄膜的减阻效果。

本发明的优势在于：本发明造价低、结构紧凑、体积小、日常维护方便、噪声低；试验装置能够实现对射流表面及非光滑表面减阻效果的测试，亦能进行常规流体力学试验；供水部分通过协调离心泵、阀、流量计等元器件，可以精确的控制试验模型的射流速度和主流速度，模拟多种射流环境；PIV系统可以精确的测量充分发展区的湍流特性；二维通道材料采用透明的有机玻璃，便于对流动状况进行可视化观测；试验过程中实现了水的循环利用，环保节能，无污染。

附图说明

图1a为本发明的结构示意图，图1b为二维通道的主视图；

图2为本发明的PIV测量的光学布置图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：