利用浮動(dòng)平面測(cè)量湍流邊界層壁面剪切應(yīng)力的測(cè)力天平研究
發(fā)布時(shí)間:2021-09-29 07:51
對(duì)流動(dòng)的認(rèn)識(shí)深刻影響今天的航空、橋梁和工業(yè)設(shè)計(jì)。壁面剪切力的測(cè)量是流體研究中非常重要的一部分,它是認(rèn)識(shí)流動(dòng)、減小阻力的關(guān)鍵。本文對(duì)一種新型的利用刀鋒支撐的通過浮動(dòng)元件測(cè)量湍流壁面剪切力的測(cè)力天平進(jìn)行研究和改進(jìn)。文中首先確定了影響測(cè)力天平的擾動(dòng)來源并采取措施減弱擾動(dòng)的引入。利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究測(cè)力天平各構(gòu)成部分——測(cè)力元件、支撐平臺(tái)、力臂、質(zhì)量對(duì)測(cè)力天平測(cè)量穩(wěn)定性的影響。采用多種指標(biāo)對(duì)測(cè)力天平的穩(wěn)定性、重復(fù)性進(jìn)行衡量。對(duì)測(cè)力天平進(jìn)行運(yùn)動(dòng)建模,分析測(cè)力天平實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)的原因以及改進(jìn)方向,并明確這種測(cè)力天平的測(cè)量范圍與特性。利用刀片的測(cè)力天平的擾動(dòng)來源有流向的壓力梯度、浮動(dòng)平面與流動(dòng)壁面的共面程度以及浮動(dòng)平面與流動(dòng)壁面間的縫隙對(duì)流動(dòng)的影響。這些擾動(dòng)可以被減弱但不能被消除。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同測(cè)力傳感器、支撐平臺(tái)。發(fā)現(xiàn)采用稱重傳感器這類響應(yīng)頻率較高的測(cè)力元件、穩(wěn)定性較強(qiáng)的鋁型材自制支撐平臺(tái)能夠使測(cè)力天平達(dá)到較好的測(cè)量穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同力臂、不同質(zhì)量下測(cè)力天平的性能,發(fā)現(xiàn)在力臂為15倍左右、測(cè)力天平質(zhì)量較低的情況下測(cè)力天平重復(fù)性較好。通過對(duì)比不同風(fēng)速下的測(cè)量誤差得出測(cè)力天平的重復(fù)性誤差不超過4%。對(duì)測(cè)...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:58 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
經(jīng)典湍流邊界層分層模型[6]
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-15-第2章實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1引言湍流壁面剪切力測(cè)力天平作為一種測(cè)力裝置本身就是一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為研究其組成、測(cè)量規(guī)律,需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量檢測(cè)技術(shù)是獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基矗本章將介紹實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備,測(cè)力天平的組成構(gòu)件以及衡量測(cè)力天平性能的參數(shù)。2.2實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備2.2.1風(fēng)洞本課題全部實(shí)驗(yàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)流固耦合研究所風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的低速回流式風(fēng)洞進(jìn)行,如圖2-1所示。該風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)5.6m,寬0.8m,高1m,實(shí)驗(yàn)段軸線距地面大約2m。為保證實(shí)驗(yàn)段風(fēng)速均勻穩(wěn)定,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段呈漸擴(kuò)形狀,內(nèi)壁成一定的小傾角。該風(fēng)洞的來流氣體由一個(gè)交流機(jī)帶動(dòng)葉片產(chǎn)生,可以通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變風(fēng)速。本次實(shí)驗(yàn)在風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)段與集氣嘴之間安裝阻尼網(wǎng),阻尼網(wǎng)保證了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段在低風(fēng)速下的穩(wěn)定性。風(fēng)洞中的風(fēng)速調(diào)節(jié)范圍為2-50m/s,湍流度小于0.5%。圖2-1哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-17-圖2-2湍流邊界層壁面(單位為mm)2.2.3壓力調(diào)節(jié)板壓力梯度是湍流邊界層壁面剪切力測(cè)力天平的測(cè)量誤差來源之一。因此實(shí)驗(yàn)要在零壓梯度下進(jìn)行。大平板后緣可調(diào)角度板即為調(diào)整壓力梯度而設(shè)計(jì)。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有在整個(gè)實(shí)驗(yàn)段可調(diào)角度的壓力調(diào)節(jié)板?梢赃M(jìn)行準(zhǔn)確度更高的壓力梯度調(diào)節(jié)。壓力調(diào)節(jié)板由導(dǎo)流前緣,中間可調(diào)角度板和尾板組成,如圖2-3。前緣設(shè)計(jì)為圓弧形狀,作用為將風(fēng)洞來流平穩(wěn)導(dǎo)入到實(shí)驗(yàn)段。中間段調(diào)節(jié)板利用5組絲杠調(diào)節(jié)與風(fēng)洞上壁距離,從而調(diào)節(jié)測(cè)試段的流動(dòng)區(qū)域高度,此段確保實(shí)驗(yàn)段保持零壓梯度。尾板利用一組絲杠調(diào)節(jié)角度,并將流動(dòng)平穩(wěn)導(dǎo)出,其角度調(diào)節(jié)范圍更大。圖2-3壓力調(diào)節(jié)板安裝示意圖(單位為mm)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]邊界層控制法減阻技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 郭杰,耿興國,高鵬,歐修龍. 魚雷技術(shù). 2008(01)
碩士論文
[1]通過不同長(zhǎng)度流向狹縫周期性吹氣實(shí)現(xiàn)湍流邊界層減阻[D]. 閆燕飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
本文編號(hào):3413341
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:58 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
經(jīng)典湍流邊界層分層模型[6]
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-15-第2章實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1引言湍流壁面剪切力測(cè)力天平作為一種測(cè)力裝置本身就是一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為研究其組成、測(cè)量規(guī)律,需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量檢測(cè)技術(shù)是獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基矗本章將介紹實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備,測(cè)力天平的組成構(gòu)件以及衡量測(cè)力天平性能的參數(shù)。2.2實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備2.2.1風(fēng)洞本課題全部實(shí)驗(yàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)流固耦合研究所風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的低速回流式風(fēng)洞進(jìn)行,如圖2-1所示。該風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)5.6m,寬0.8m,高1m,實(shí)驗(yàn)段軸線距地面大約2m。為保證實(shí)驗(yàn)段風(fēng)速均勻穩(wěn)定,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段呈漸擴(kuò)形狀,內(nèi)壁成一定的小傾角。該風(fēng)洞的來流氣體由一個(gè)交流機(jī)帶動(dòng)葉片產(chǎn)生,可以通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變風(fēng)速。本次實(shí)驗(yàn)在風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)段與集氣嘴之間安裝阻尼網(wǎng),阻尼網(wǎng)保證了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段在低風(fēng)速下的穩(wěn)定性。風(fēng)洞中的風(fēng)速調(diào)節(jié)范圍為2-50m/s,湍流度小于0.5%。圖2-1哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-17-圖2-2湍流邊界層壁面(單位為mm)2.2.3壓力調(diào)節(jié)板壓力梯度是湍流邊界層壁面剪切力測(cè)力天平的測(cè)量誤差來源之一。因此實(shí)驗(yàn)要在零壓梯度下進(jìn)行。大平板后緣可調(diào)角度板即為調(diào)整壓力梯度而設(shè)計(jì)。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有在整個(gè)實(shí)驗(yàn)段可調(diào)角度的壓力調(diào)節(jié)板?梢赃M(jìn)行準(zhǔn)確度更高的壓力梯度調(diào)節(jié)。壓力調(diào)節(jié)板由導(dǎo)流前緣,中間可調(diào)角度板和尾板組成,如圖2-3。前緣設(shè)計(jì)為圓弧形狀,作用為將風(fēng)洞來流平穩(wěn)導(dǎo)入到實(shí)驗(yàn)段。中間段調(diào)節(jié)板利用5組絲杠調(diào)節(jié)與風(fēng)洞上壁距離,從而調(diào)節(jié)測(cè)試段的流動(dòng)區(qū)域高度,此段確保實(shí)驗(yàn)段保持零壓梯度。尾板利用一組絲杠調(diào)節(jié)角度,并將流動(dòng)平穩(wěn)導(dǎo)出,其角度調(diào)節(jié)范圍更大。圖2-3壓力調(diào)節(jié)板安裝示意圖(單位為mm)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]邊界層控制法減阻技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 郭杰,耿興國,高鵬,歐修龍. 魚雷技術(shù). 2008(01)
碩士論文
[1]通過不同長(zhǎng)度流向狹縫周期性吹氣實(shí)現(xiàn)湍流邊界層減阻[D]. 閆燕飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
本文編號(hào):3413341
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