[发明专利]一种超疏水表面减阻性能的测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：它包括水箱(11)、测试流道机构、摩擦阻力检测机构和数据处理机构，所述测试流道机构由水流管路(8)将水箱(11)出口、水泵(10)、节流阀(9)、流量计(7)和喷管(12)依次相连组成，所述喷管(12)位于水箱内，形成流动循环系统，所述摩擦阻力检测机构包括弹性单元(1)、杠杆(2)、铰链(3)和位移传感器(4)，所述铰链(3)固定连接在水箱(11)顶端，所述杠杆(2)竖直设置并与铰链(3)相连，所述弹性单元(1)水平设置，一端与杠杆(2)中点相连，另一端固定连接在水箱(11)内壁上，所述位移传感器(4)与弹性单元(1)处于同一水平高度，且与弹性单元(1)位置相对的固定连接在水箱(11)内壁上，所述位移传感器(4)与数据处理机构通信连接，所述数据处理机构提供待测工件(13)所受的阻力值Fi，i＝1、2、3……N；所述位移传感器(4)为采用激光三角测量原理的激光位移传感器。

2.根据权利要求1所述的一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：所述数据处理机构包括数据采集卡(5)和计算机(6)，所述位移传感器(4)将信号传递至数据采集卡(5)，所述数据采集卡(5)将处理后的信号传递至计算机(6)，通过计算机(6)显示待测工件(13)所受的阻力值F i。

3.根据权利要求1所述的一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：所述测试流道机构中水箱(11)出口、水泵(10)和节流阀(9)安装在同一水平高度上，所述流量计(7)和喷管(12)处于安装在同一水平高度上，所述喷管(12)所处水平位置高于水箱(11)出口所处水平位置。

4.根据权利要求1所述的一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：所述弹性单元(1)为弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：所述流量计(7)为电磁流量计。

6.根据权利要求1所述的一种超疏水表面减阻性能的测试装置，其特征在于：所述水流管路(8)与水箱(11)出口通过管路接头(14)相连，所述水箱(11)出口内外壁及管路接头(14)上均套接有橡胶密封圈(15)，利用管道接头螺母(16)在水箱(11)出口外侧将管路接头(14)紧固。

7.一种基于权利要求1所述的超疏水表面减阻性能的测试装置的测试方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：将未经过超疏水表面处理的待测工件水平粘贴在杠杆(2)底端，保证待测表面与喷管(12)处于同一水平高度；

步骤二：打开水泵(10)，待水流状态稳定后打开位移传感器(4)，记录此时流量计(7)的读数Q以及数据处理机构显示的工件所受阻力值F1，关闭测试装置；

步骤三：将经过超疏水表面处理的待测工件水平粘贴在杠杆(2)底端，保证待测表面与喷管(12)处于同一水平高度；

步骤四：打开水泵(10)，调节节流阀(9)使流量计(7)得读数为Q，待水流状态稳定后打开位移传感器(4)，记录此时数据处理机构显示的阻力值F 2，关闭测试装置；

步骤五：通过公式计算得出超疏水表面的减阻率；

步骤六：调节调节节流阀(9)至不同位置，获得多组流场的流速值，流速值的计算公式为：其中D为喷管(12)的管径；

步骤七：每组流速值重复步骤一到步骤五，完成不同流场流速下超疏水表面减阻性能的测试。

8.根据权利要求7所述的一种超疏水表面减阻性能的测试方法，其特征在于：所述未经过超疏水表面处理的待测工件所受阻力值及经过超疏水表面处理的待测工件所受阻力值均通过公式x＝2F i/k计算所得，其中x为位移传感器(4)检测到的杠杆(2)位移量，k为弹性单元(1)的刚度，i＝1、2、3……N。

9.根据权利要求8所述的一种超疏水表面减阻性能的测试方法，其特征在于：所述未经过超疏水表面处理的待测工件及经过超疏水表面处理的待测工件的外形尺寸均为25mm×6mm×1.5mm。