[发明专利]一种旋转圆柱水动力实验测试装置

说明书

一种旋转圆柱水动力实验测试装置，属于流体力学领域。本发明方管的一侧与L型压浪板连接，方管的下方依次与传感器、传感器连接板、电机支撑架相连，两个传感器水平垂直放置，电机支撑架上方安装有伺服电机，电机支撑架下方固定有轴承座，且轴承座内固定直线轴承，伺服电机的输出轴依次与联轴器、旋转轴相连，旋转轴穿过轴承座并与直线轴承平滑接触。本发明能够精确测量旋转圆柱的阻力和升力的时历曲线；可以自动或手动地调节旋转圆柱的转速；通过旋转轴上的连接孔，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、形状或表面粗糙度等的旋转圆柱，以进行一系列的实验对比研究；可以避免水面兴波对旋转圆柱测试产生的干扰。

技术领域

本发明属于流体力学领域，具体涉及一种旋转圆柱水动力实验测试装置。

背景技术

旋转圆柱绕流是流体力学研究中非常重要的一个研究方向，无论是旋转圆柱的升力问题还是涡旋的脱落形态的改变以及涡旋频率特性都有待于进一步研究。旋转圆柱产生升力的原理是马格努斯效应：当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体前进速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力，在这个横向力的作用下物体前进轨迹发生偏转的现象。尾流中周期性涡旋脱落是圆柱绕流的重要特征，圆柱的旋转明显改变尾流中涡旋形态，使流场表现出与静止圆柱明显不同的流动特征，因此在研究及工程实际中更加具有现实意义。为了得到旋转圆柱精确的水动力数值，本专利发明了旋转圆柱水动力实验测试装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种旋转圆柱水动力实验测试装置。

为实现上述目的，一种旋转圆柱水动力实验测试装置，方管4的一侧与L型压浪板3连接，方管4的下方依次与第一传感器连接板5、第一拉力传感器8、第二传感器连接板6、第二拉力传感器9、第三传感器连接板7、电机支撑架2相连，第一拉力传感器8与第二拉力传感器9水平垂直放置，电机支撑架2上方安装有伺服电机1，与伺服电机1对应位置的电机支撑架2下方通过两个螺栓10固定一个轴承座12，且轴承座12内固定直线轴承13，伺服电机1的输出轴依次与联轴器11、旋转轴14相连，旋转轴14穿过轴承座12并与直线轴承13平滑接触。

所述L型压浪板3固定在方管4上，且只与方管4接触。

所述旋转轴14下端开设连接孔15，与不同形式的旋转圆柱相连。

所述第一拉力传感器8、第二拉力传感器9均为S型结构，所述第一传感器连接板5、第二传感器连接板6、第三传感器连接板7均在拐角处设置有一个小台阶，仅与第一拉力传感器8或第二拉力传感器9的端部表面接触。

所述旋转轴14的转速通过伺服电机1及其转速控制系统自动或手动调节。

所述L型压浪板3位于水面处。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种旋转圆柱水动力实验测试装置，能够精确测量旋转圆柱的阻力和升力的时历曲线，对旋转圆柱的水动力性能进行分析；通过伺服电机和转速控制系统可以按照一定的规律如正弦函数等来自动或手动地调节旋转圆柱的转速；通过旋转轴14上的连接孔15，可以根据实验需求更换不同形式包括改变长径比、形状或表面粗糙度等的旋转圆柱，以进行一系列的实验对比研究；L型压浪板位于水面处，可以避免水面兴波对旋转圆柱测试产生的干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的侧视图。

图5为本发明第二传感器连接板的细节图。

图6为本发明第一传感器连接板、第三传感器连接板的细节图。

图7为第一拉力传感器、第二拉力传感器的细节图。