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专利号: 2019111438050
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于包括波动壁面振动伸缩机构、水循环机构以及压差阻力测试机构,所述水循环机构包括水泵(7)和循环管路(2),水泵(7)的出水口由所述循环管路(2)与水泵(7)的进水口连接,形成水流循环回路;所述循环管路(2)上还设有注水堵头(2a)、出水堵头和放气堵头,循环管路(2)包括水平放置的试验段直管(204),所述压差阻力测试机构能够对试验段直管(204)的进、出口的水流静压分别进行检测;

所述波动壁面振动伸缩机构包括电机传动装置、可变形柔性壁面(5)以及均匀间隔固定设于可变形柔性壁面(5)底部的若干能够在长度方向上伸缩变形的伸缩支撑杆(8),所有伸缩支撑杆(8)均位于同一平面上,每个伸缩支撑杆(8)上端均通过试验段直管(204)底部相应设置的磁流体密封件(9)竖直伸入试验段直管(204)内,并对可变形柔性壁面(5)底部进行连接固定,使所述可变形柔性壁面(5)水平放置于试验段直管(204)的内部中部;

所述电机传动装置对伸缩支撑杆(8)的下端进行顶紧支撑,在电机传动装置的驱动作用下伸缩支撑杆(8)能够在竖直平面内上下循环往复运动,且相邻两个伸缩支撑杆(8)的运动方向相反,并带动可变形柔性壁面(5)弯曲变形为正弦波形的波动壁面。

2.如权利要求1所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述电机传动装置包括步进电机(101)、梅花型联轴器(102)和凸轮轴(103),所述步进电机(101)的输出轴通过梅花型联轴器(102)与凸轮轴(103)的一端端部固定连接,所述凸轮轴(103)上均匀间隔设置若干初始相位各异的偏心圆盘凸轮(105),且相邻两个偏心圆盘凸轮(105)之间的相位差均为90°,以便输出正弦波形;所述偏心圆盘凸轮(105)的数量与伸缩支撑杆(8)的数量相同,偏心圆盘凸轮(105)对应设置于伸缩支撑杆(8)的下方并对伸缩支撑杆(8)进行顶紧支撑。

3.如权利要求2所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述电机传动装置还包括设于凸轮轴(103)两端用于对其进行支撑的两个轴承座(104),所述轴承座(104)上端设有轴承(104a),凸轮轴(103)通过所述轴承(104a)配合安装在轴承座(104)上;所述凸轮轴(103)上的所有偏心圆盘凸轮(105)均设置于所述两个轴承座(104)之间,所述凸轮轴(103)上偏心圆盘凸轮(105)的数量为5个,沿着凸轮轴(103)靠近于步进电机(101)的一端向着凸轮轴(103)远离步进电机(101)的一端的水平方向延伸时,所述5个偏心圆盘凸轮(105)的初始相位分别为0°、90°、180°、270°和360°。

4.如权利要求2所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述伸缩支撑杆(8)包括自下而上依次设置的滚轮(801)、滚轮支架(802)、第一弹簧脚垫(803)、弹簧(804)、第二弹簧脚垫(805)、螺纹管(806)和螺纹杆(807),所述螺纹管(806)内设有阴螺纹,螺纹杆(807)下端设有相配的阳螺纹,螺纹杆(807)下端与螺纹管(806)配合螺纹连接;所述螺纹杆(807)上端通过试验段直管(204)底部的磁流体密封件(9)竖直伸入试验段直管(204)内,并与可变形柔性壁面(5)底部固定连接。

5.如权利要求4所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述滚轮(801)中心设有水平的螺纹孔,螺栓与滚轮(801)的螺纹孔配合螺纹连接,并将滚轮(801)固定安装在滚轮支架(802)上;所述滚轮(801)的厚度与偏心圆盘凸轮(105)的厚度相同,且滚轮(801)的厚度面与相应偏心圆盘凸轮(105)的厚度面紧密贴触。

6.如权利要求1所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述可变形柔性壁面(5)的材质为夹不锈钢网胶板,可变形柔性壁面(5)包括两块相同的柔性支板(501),所述两块柔性支板(501)的端部对齐贴合且一并通过胶黏剂胶接在第一支撑板架(503)的上表面,每块柔性支板(501)上均设有若干第二支撑板架(502),第二支撑板架(502)顶面设有与柔性支板(501)宽度相配的插槽,所述柔性支板(501)配合插设于所述插槽内,所述第二支撑板架(502)的插槽上还设有用于对柔性支板(501)进行限位的限位杆(502a),所述限位杆(502a)与柔性支板(501)的宽度方向相平行。

7.如权利要求6所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述可变形柔性壁面(5)上的第一支撑板架(503)和第二支撑板架(502)两者数量之和与伸缩支撑杆(8)的数量相同,所述第一支撑板架(503)和第二支撑板架(502)底部均设置有防水深沟球轴承(504),第一支撑板架(503)底部的防水深沟球轴承(504)和第二支撑板架(502)底部的防水深沟球轴承(504)分别与不同的伸缩支撑杆(8)上端密封固定连接;所述两块柔性支板(501)远离第一支撑板架(503)的一端均悬空设置。

8.如权利要求1所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述试验段直管(204)由两个半圆管密封拼接而成,所述压差阻力测试机构包括设于试验段直管(204)顶部靠近两端开口处的两个取压结构(3),每个取压结构(3)均连接有压力流速传感器。

9.如权利要求1所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于所述循环管路(2)包括异径拐角管(201)、第一稳定段管(202)、收缩管(203)、试验段直管(204)、发散管(205)、第二稳定段管(206)、等径拐角弯管(207)和回水异径管段(208),水泵(7)的出水口依次通过所述异径拐角管(201)、第一稳定段管(202)、收缩管(203)、试验段直管(204)、发散管(205)、第二稳定段管(206)、等径拐角弯管(207)和回水异径管段(208)与水泵(7)的进水口连接,形成水流循环回路;所述收缩管(203)与发散管(205)镜像对称,所述注水堵头(2a)设于第一稳定段管(202)顶部,放气堵头设于第二稳定段管(206)顶部,出水堵头设于等径拐角弯管(207)底部。

10.如权利要求9所述的一种基于鱼类体表结构的变形壁面阻力测试装置,其特征在于还包括支座框架(1),所述回水异径管段(208)设于支座框架(1)内部,且回水异径管段(208)的两端从支座框架(1)内穿出并分别与等径拐角弯管(207)和水泵(7)的进水口连接;

所述支座框架(1)上表面设置有U型框架(4),所述电机传动装置固定设置于U型框架(4)的上表面,U型框架(4)上表面与试验段直管(204)底部之间固定设置一对支撑架(6)。