利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019110036553
申请人: 中国计量大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,该装置包括波动壁面组件、整体水路组件、阻力测量组件;波动壁面组件位于整体水路组件的试验段中心处,由驱动电机提供动力,通过联轴器和波动壁面组件转换为正弦波形的波动的壁面;整体水路组件由管路连接组成闭式的循环水路,通过管路中的水泵与水泵电机的运转提供水循环的动力;阻力测量组件由布置在试验段的引压管、压力传感器组成,通过测量波动壁面组件前后水流的压差变化得到阻力的大小;

所述波动壁面组件包括壁面、拉杆组件、试验段支撑、凸轮弹簧组件、轴承座、凸轮轴、联轴器、变频电机、波动壁面底座;

所述的拉杆组件有多组,组间间隔相等;具备拉伸力和抗变形的壁面下端粘接对应的拉杆组件上,每组拉杆组件与凸轮弹簧组件连接;所述凸轮弹簧组件布置在凸轮轴上,通过凸轮轴上的轴套和键连接实现偏心圆盘凸轮的轴向定位与周向定位;凸轮轴与变频电机通过联轴器连接,凸轮轴的两端分别固定在轴承座中;所述轴承座、试验段支撑、变频电机均固定在波动壁面底座上;所述试验段支撑共两处,分别位于两处轴承座的两端,用于支撑固定试验段,减小振动;

所述的凸轮弹簧组件共五组,每组均包括偏心圆盘凸轮、凸轮滚子、滚子架、第一弹簧脚垫、弹簧、第二弹簧脚垫;五组偏心圆盘凸轮布置时相位相隔90度,偏心圆盘凸轮间距离相同,每组凸轮弹簧组件与拉杆组件螺栓连接;

通过变频电机输出的动力带动凸轮轴转动,五组偏心圆盘凸轮随凸轮轴转动时刻保持

90°的相位差;滚子与滚子架固接,防止滚子出现滚动运动;偏心圆盘凸轮与凸轮滚子紧密接触,凸轮滚子随着偏心圆盘凸轮的转动而转动,自己却不发生相对转动,确保壁面波形的规律性;滚子架上的弹簧用于补偿偏心圆盘凸轮滚动造成的行程差,形变量基于两个极限位置的计算;弹簧原长被设置成偏心圆盘凸轮运动到最低点的长度;第一弹簧脚垫与滚子架连接,第二弹簧脚垫与拉杆组件连接;

所述的拉杆组件包括拉杆、螺纹底座、磁流体密封装置组件、深沟球轴承、第三轴承座;

拉杆两端分别连接深沟球轴承和螺纹底座;螺纹底座与凸轮弹簧组件的第二弹簧脚垫固结,将弹簧的伸缩运动转换为拉杆上下往复的直线运动进而带动壁面变形;在拉杆的顶部设置扁平的支撑面,以增加与壁面粘接的接触面积;在壁面上安装不同的待测非光滑表面;

通过改变拉杆与螺纹底座的螺纹配合长度,调节波形振幅;

所述的拉杆的一端为螺纹杆,用于连接螺纹底座;另一端为光杆,安装在深沟球轴承内;拉杆通过调节螺纹端与螺纹底座的拧入深度来改变壁面的振幅参数;深沟球轴承安装在第三轴承座内;第三轴承座的底座为平板结构,与壁面粘接,对壁面施加力时更均匀。

2.根据权利要求1所述的一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,所述的整体水路组件由管路组件以及对应的支撑组件组成;管路组件包括第一拐角、第一稳定段、收缩段、试验段、扩散段、第二稳定段、第二拐角、水泵、第三稳定段,所有管路组件组成闭式的循环水路;支撑组件包括底座、第三稳定段支撑、第一稳定段支撑、第二稳定段支撑。

3.根据权利要求2所述的一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,所述的第二稳定段上开有注水孔,第一稳定段上开有排气孔,将水注入的同时打开排气孔以排出管路内的气体;当水从排气孔出溢出时停止注水并安上注水口和排气口的堵头,启动水泵以提供水循环的流场条件进行实验;在实验过程中,如需改变流速条件,只需要改变水量和水泵的运行功率;如需改变壁面结构,通过第三稳定段上的排污孔排出水后,拆除试验段更换试验面;压力传感器安装在试验段前后,通过测量不同形态壁面的压降,换算成阻力损失,从而求得减阻率。

4.根据权利要求1所述的一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,所述的试验段的圆管上开孔垂直焊接两根引压管,两根引压管分别位于壁面前后;引压管上安装压力传感器,测量流经波动壁面前后的水流压力值,根据压差流测阻原理可得到波动壁面附近流体的阻值。

5.根据权利要求1所述的一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,拉杆穿过试验段部分采用磁流体密封,磁流体密封作为非接触式密封防止试验段中的水泄露。

6.根据权利要求1中所述的一种基于鱼类游动姿态的波动壁面阻力测试装置,其特征在于,在边缘的两根拉杆处焊接防水应变片,即第一组与第五组拉杆组件。