[发明专利]一种基于激光测距的材料表面流体阻力测试装置

摘要

本发明提供了一种基于激光测距的材料表面流体阻力测试装置，包括环境模拟单元、运动控制单元和测试记录分析单元；所述环境模拟单元包括循环水槽、叶轮机、加热管和温控器；所述运动控制单元包括直线导轨、滑块、试样夹具、滑轮、滑轮绳和驱动物体；所述直线导轨水平设置于直工作段的敞口槽上方，其两端分别固定在循环水槽内侧的两端，滑块可滑移的安装在直线导轨上，且滑块的滑移方向与敞口槽下方的液面平行；所述测试记录分析单元包括激光测距仪和计算机；激光测距仪水平安装于直线导轨下方、测试液体液面上方。与传统技术相比，本发明同时拥有拖曳水池和循环水槽相应的测试功能，实现了实验样品表面湍流阻力、表面微结构减阻效应的精确测试。

主权项

1.一种基于激光测距的材料表面流体阻力测试装置，其特征在于，包括环境模拟单元、运动控制单元和测试记录分析单元；/n所述环境模拟单元包括循环水槽(10)、叶轮机(5)、加热管(17)和温控器(16)；/n所述循环水槽(10)为一环形管道，包括直工作段和过渡段两部分，所述直工作段为长度不小于0.5米且表面对应开有敞口槽的直管；循环水槽(10)的放置方式要求使得直工作段呈水平状态且其海拔为整个循环水槽(10)的最高；所述循环水槽(10)内部注有测试液体(6)，所述直工作段上表面的敞口槽和液面均与重力方向垂直，且测试液体在测试过程中不溢出；/n所述叶轮机(5)安装在循环水槽(10)内的过渡段部分，叶轮机(5)内置防水电机和转速控制器，用于通过转速控制器对电机的转速进行精确调节，使循环水槽(10)内部的测试液体形成循环湍流；/n所述加热管(17)通过两端的支撑架水平固定安装在循环水槽(10)内的过渡段部分，所述温控器(16)设置在循环水槽(10)的外部，通过导线与加热管(17)电连接，加热管(17)与温控器(16)联合构成闭环温控系统；/n所述运动控制单元包括直线导轨(3)、滑块(8)、试样夹具(12)、滑轮(1)、滑轮绳(2)和驱动物体(4)；/n所述直线导轨(3)水平设置于直工作段的敞口槽上方，其两端分别固定在循环水槽(10)内侧的两端，滑块(8)可滑移的安装在直线导轨(3)上，且滑块(8)的滑移方向与敞口槽下方的液面平行；/n所述试样夹具(12)呈平板状，用于装夹实验样品(14)；所述试样夹具(12)的整体尺寸小于实验样品(14)，以使得实验样品(14)能够完全覆盖试样夹具(12)；所述试样夹具(12)通过一至少带有两个旋转自由度的姿态调整机构(11)与滑块(8)连接；/n所述滑轮(1)固定安装在外部支架(9)上，滑轮绳(2)绕过滑轮(1)，滑轮绳(2)的一端与设置在循环水槽(10)外部的驱动物体(4)连接，并使得滑轮绳(2)被拉紧后位于滑轮(1)与驱动物体(4)之间的滑轮绳(2)的方向为沿着重力方向的竖直方向；滑轮绳(2)的另一端穿过循环水槽(10)侧壁上的通孔与滑块(8)连接，并使得滑轮绳(2)被拉紧后位于滑轮(1)与滑块(8)之间的滑轮绳(2)的方向为水平方向；/n所述驱动物体(4)为一带有力传感器的重物块，所述力传感器用于实时测量反馈当前驱动物体(4)对滑轮绳(2)的拉力大小；所述驱动物体(4)具有设定驱动能耗方式、设定牵引驱动力方式和设定牵引速度曲线方式三种工作方式；/n所述测试记录分析单元包括激光测距仪(7)和计算机(15)；所述激光测距仪(7)水平安装于直线导轨(3)下方、测试液体液面上方；所述激光测距仪(7)的出射激光束沿水平方向，出射激光束被滑块(8)的表面反射回激光测距仪(7)的光电传感器；所述计算机(15)与激光测距仪(7)和驱动物体(4)均相连，用于接收流体阻力测试过程中实验样品(14)的位移和拉力。/n