[发明专利]一种浮动元件式表面摩阻测量装置及其加工工艺

说明书

本发明涉及一种浮动元件式表面摩阻测量装置及其加工工艺，包括下壳体，所述下壳体的顶部通过螺纹配合连接上壳体，所述上壳体与下壳体配合组成“T”字形结构，并在上壳体和下壳体内部形成有型腔，所述型腔内安装浮动元件，所述浮动元件的顶部与上壳体的顶面平齐，所述浮动元件的下部焊接在下壳体的底部。本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设计独特的测量装置，可以将浮动元件精确地安装好，保证测量的精度，大大提高工作可靠性。

技术领域

本发明涉及制作工艺技术领域，尤其是一种浮动元件式表面摩阻测量装置及其加工工艺。

背景技术

表面摩阻(壁面剪应力)是研究边界层流动的基础参量之一，可用于计算摩擦阻力，判断转捩、边界层分离和再附的发生位置等。表面摩阻的精确测量可为空气和水中航行器的外形优化和减阻降噪提供重要依据，在航空及航海工程中有重要的应用价值。

目前工程中常用的表面摩阻测量方法有浮动元件(摩擦天平)法、热线/热膜法、普林斯顿管法、斯坦顿管法和底层隔板法等。其中，浮动元件法通过测量具有一定弹性的浮动元件结构在表面摩阻作用下的机械变形实现感测；热线/热膜法基于表面摩阻和近壁区域强制对流换热之间的关系，通过热线/热膜测量强制对流散热情况实现感测；普林斯顿管法、斯坦顿管法和底层隔板法基于表面摩阻与相关部位压差的关系，通过测量压差实现感测。相较于其他测量方法，浮动元件法是一种直接测量方法，不需要事先对流场做任何假设，对于复杂流动具有更高的测量精度。

浮动元件式表面摩阻测量装置通常由测量装置本体4、浮动元件本体5、测量元件6三个部分构成，如图3所示，其中测量装置本体4对浮动元件本体5起固定支撑作用，浮动元件本体5具有一定弹性，在表面摩阻的作用下会发生弹性变形，测量元件6则测量浮动元件本体5的弹性变形，进而实现对表面摩阻的测量。

虽然浮动元件式表面摩阻测量装置对于复杂流动测量具有一定优势，其加工、制作和使用却有较高要求。首先，浮动元件需与待测表面对准、平齐安装。表面摩阻相对于绕流引起的阻力是小量，若未能实现对准、平齐安装，则表面摩阻信号将被绕流阻力信号淹没，不能实现正确测量，参见附图4。其次，由于浮动元件本体在表面摩阻作用下会发生弹性变形，因此浮动元件本体与待测表面间需留有间隙，而为了不对流场产生较大干扰，该间隙通常很小。该微小间隙容易被流体中含有的杂质、微小颗粒等阻塞，需要经常清洗疏通。

现有技术中的浮动元件式表面摩阻测量装置通常是一体式的，即主体、浮动元件、测量元件制作成一不可分的实体，后续使用过程中浮动元件与待测表面无法通过调节实现对准。而当浮动元件与待测表面间的微小间隙被流体中的杂质阻塞时，无法有效清洗疏通。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供种浮动元件式表面摩阻测量装置的加工工艺，从而大大提高加工可靠性，提高工作效率，保证成品率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种浮动元件式表面摩阻测量装置，包括下壳体，所述下壳体的顶部通过螺纹配合连接上壳体，所述上壳体与下壳体配合组成“T”字形结构，并在上壳体和下壳体内部形成有型腔，所述型腔内安装浮动元件，所述浮动元件的顶部与上壳体的顶面平齐，所述浮动元件的下部焊接在下壳体的底部。

其进一步技术方案在于：

所述浮动元件的结构为：包括圆形端板，所述端板的底部焊接有弯梁。

上壳体成“T”字形结构，并在其顶部设置有沉孔，底部延伸有凸台，所述凸台处设置有外螺纹。

下壳体成“凹”字形结构，上部内壁面设置有内螺纹，下壳体的底部中间开有安装孔，所述安装孔的两侧分别开有走线孔。

一种浮动元件式表面摩阻测量装置的加工工艺，包括如下操作步骤：

第一步：分别加工端板和弯梁；