CN201285344Y - 转盘式流体摩擦阻力测试仪 - Google Patents

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熊党生
谈政
徐善进
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Abstract

本实用新型公开了一种转盘式流体摩擦阻力测试仪，该测试仪器中位于支架上部的变频电机转动轴与转速转矩传感器的转轴连接，转速转矩传感器的另一转轴与转盘轴相连，转盘位于支架底部的容器内，变频器的信号输出端与变频电机相连，载荷轴承安置在支架中部的测试台上，用于支撑固定转盘的运动。该测试仪结构简单、试样易制、测试方便，能可靠测量圆盘试样旋转时圆盘表面在流体中所受的摩擦阻力，准确、可靠地评价聚合物稀溶液、减阻涂层、弹性材料和减阻复合材料等的减阻性能，研究它们在不同流体状态和约束条件下的减阻规律。

Description

转盘式流体摩擦阻力测试仪
技术领域
本实用新型涉及一种流体摩擦阻力测试仪，特别是一种转盘式流体摩擦阻力测试仪。
背景技术
在工业、军事、市政建设等领域中，液体(水、石油等)的长距离输送，军事潜器(潜艇、鱼雷等)的运动，由于阻力的存在而导致大量能源损耗，使其效率大幅降低。因此，进行相关的流体阻力分析和减少流体阻力，对于减少能源浪费、改善和优化工作状况、提高水下航行体、船舶的运动速度及工作效能，具有极其重要的战略和实际意义。
目前，国内多所高校或研究所对于流体阻力测试通常采用水洞实验***，该类实验***设计较复杂，需多种精密元器件，占用空间大，建造、维护和使用该类***的费用高昂。清华大学汪家道等人设计了一种圆形截面试样壁面流体摩擦阻力测量装置，该实验装置可用于测量流体阻力中的壁面流体摩擦阻力，但该实验装置结构较复杂，测试样品为圆型截面，加工不方便(中国专利申请，公开号：CN101050995A)。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、试样易制、测试方便，能可靠测量圆盘试样旋转时圆盘表面在流体中所受的摩擦阻力，评价各种减阻技术减阻效果的转盘式流体摩擦阻力测试仪。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：该测试仪器中位于支架上部的变频电机转动轴与转速转矩传感器的转轴连接，转速转矩传感器的另一转轴与转盘轴相连，转盘位于支架底部的容器内，变频器的信号输出端与变频电机相连，载荷轴承安置在支架中部的测试台上，用于支撑固定转盘的运动。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1、结构简单，机构稳定，机械振动等负面影响小、试样易制，便于生产加工；2、测量精度高，所选用的高精度扭矩转速功率测试仪所测扭矩值可以精确到±0.001N.m；、试验范围广，可用于多种材料的减阻规律的研究；4、实验过程中采用变频仪可以方便地调节圆盘转速从而控制流体雷诺数，可以根据用户要求增配其他装置，对本测试仪的功能进行进一步扩展。
附图说明
附图是本实用新型的剖面结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本实用新型公布的转盘式流体摩擦阻力测试仪器，该测试仪中位于支架6上部的变频电机1转动轴与转速转矩传感器8的转轴连接，转速转矩传感器8的另一转轴与转盘轴4相连，转盘5位于支架6底部的容器10内，变频器7的信号输出端与变频电机1相连，载荷轴承3安置在支架6中部的测试台9上，用于支撑固定转盘5的运动。支架6可以为钢架，钢架上固定有不锈钢板，变频电机1与转速转矩传感器8通过连接器2相连，转速转矩传感器8与转盘轴4通过连接器11相连，转盘5为圆形转盘，转盘5表面设有凹槽或通孔。在容器10内注入流体后，封闭容器。通过变频器7控制和调节变频电机1的转速大小，圆盘5在流体中做旋转运动时，其壁面因摩擦阻力的存在而与容器10中的流体发生相互作用，即产生表面剪切阻力，从而反作用于转盘轴4形成一定的阻力矩，通过转速转矩传感器8测定转盘5在一定转速下的扭矩值来获取该流体阻力大小及其变化。通过数据线将转速转矩传感器8所测扭矩的电信号传输到扭矩/转速/功率扭矩仪上；或使用装有扭矩卡程序的计算机***来采集扭矩、转速和功率值，并可以通过该测试软件实时绘制阻力矩值的变化曲线。本实用新型在工作时能够通过圆盘5的高速转动产生高雷诺数的湍流流体并精确测量流体摩擦阻力，实验条件下雷诺数可以高达1.23×106，当转速转矩传感器8选用高精度扭矩转速功率测试仪时所测扭矩值可以精确到±0.001N.m，使得测量值达到较高的精度。通过变频器7可以方便地调节转盘5的转速从而控制流体雷诺数，根据用户要求增配标准的RS232、RS485串行通讯接口、CAN工业现场总线接口或者USB通用串行总线接口。RS232、USB能与PC计算机方便地进行通讯，实现了计算机对转速的数字控制和实验值自动采集，还可以通过RS485、CAN总线接口仪器与其他设备构成网络，实现对本测试仪功能的进一步的扩展。通过更换转盘的材料和尺寸以及形状可以方便的得到在不同流体中各种材料的试验数据，使得该测试仪可准确、可靠地评价聚合物稀溶液、减阻涂层、弹性材料和减阻复合材料等的减阻性能，研究它们在不同流体状态和约束条件下的减阻规律。

Claims (6)

1、一种转盘式流体摩擦阻力测试仪器，其特征在于：该测试仪中位于支架[6]上部的变频电机[1]转动轴与转速转矩传感器[8]的输入端连接，转速转矩传感器[8]的另一输入端与转盘轴[4]相连，转盘[5]位于支架[6]底部的容器[10]内，变频器[7]的信号输出端与变频电机[1]相连，载荷轴承[3]安置在支架[6]中部的测试台[9]上，用于支撑固定转盘[5]的运动。
2、根据权利要求1所述的转盘式流体摩擦阻力测试仪，其特征在于：所述的支架[6]为钢架，钢架上固定有不锈钢板。
3、根据权利要求1所述的转盘式流体摩擦阻力测试仪，其特征在于所述的变频电机[1]与转速转矩传感器[8]通过连接器[2]相连。
4、根据权利要求1所述的转盘式流体摩擦阻力测试仪，其特征在于所述的转速转矩传感器[8]与转盘轴[4]通过连接器[11]相连。
5、根据权利要求1所述的转盘式流体摩擦阻力测试仪，其特征在于所述的转盘[5]为圆形。
6、根据权利要求1所述的转盘式流体摩擦阻力测试仪，其特征在于所述的转盘[5]表面设有凹槽或通孔。
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