對流動的認識深刻影響今天的航空、橋梁和工業(yè)設(shè)計。壁面剪切力的測量是流體研究中非常重要的一部分,它是認識流動、減小阻力的關(guān)鍵。本文對一種新型的利用刀鋒支撐的通過浮動元件測量湍流壁面剪切力的測力天平進行研究和改進。文中首先確定了影響測力天平的擾動來源并采取措施減弱擾動的引入。利用實驗系統(tǒng)探究測力天平各構(gòu)成部分——測力元件、支撐平臺、力臂、質(zhì)量對測力天平測量穩(wěn)定性的影響。采用多種指標對測力天平的穩(wěn)定性、重復(fù)性進行衡量。對測力天平進行運動建模,分析測力天平實驗中表現(xiàn)的原因以及改進方向,并明確這種測力天平的測量范圍與特性。利用刀片的測力天平的擾動來源有流向的壓力梯度、浮動平面與流動壁面的共面程度以及浮動平面與流動壁面間的縫隙對流動的影響。這些擾動可以被減弱但不能被消除。通過實驗對比不同測力傳感器、支撐平臺。發(fā)現(xiàn)采用稱重傳感器這類響應(yīng)頻率較高的測力元件、穩(wěn)定性較強的鋁型材自制支撐平臺能夠使測力天平達到較好的測量穩(wěn)定性。實驗對比了不同力臂、不同質(zhì)量下測力天平的性能,發(fā)現(xiàn)在力臂為15倍左右、測力天平質(zhì)量較低的情況下測力天平重復(fù)性較好。通過對比不同風(fēng)速下的測量誤差得出測力天平的重復(fù)性誤差不超過4%。對測... 

【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

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【學(xué)位級別】：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章實驗設(shè)備2.1引言湍流壁面剪切力測力天平作為一種測力裝置本身就是一種實驗設(shè)備。為研究其組成、測量規(guī)律，需要對其進行實驗探究。實驗設(shè)備及測量檢測技術(shù)是獲得實驗結(jié)果的基矗本章將介紹實驗所用到的設(shè)備，測力天平的組成構(gòu)件以及衡量測力天平性能的參數(shù)。2.2實驗主要設(shè)備2.2.1風(fēng)洞本課題全部實驗在哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）流固耦合研究所風(fēng)洞實驗室的低速回流式風(fēng)洞進行，如圖2-1所示。該風(fēng)洞實驗段長5.6m，寬0.8m，高1m，實驗段軸線距地面大約2m。為保證實驗段風(fēng)速均勻穩(wěn)定，風(fēng)洞實驗段呈漸擴形狀，內(nèi)壁成一定的小傾角。該風(fēng)洞的來流氣體由一個交流機帶動葉片產(chǎn)生，可以通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率改變風(fēng)速。本次實驗在風(fēng)洞的實驗段與集氣嘴之間安裝阻尼網(wǎng)，阻尼網(wǎng)保證了風(fēng)洞實驗段在低風(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)洞實驗室風(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力天平的測量誤差來源之一。因此實驗要在零壓梯度下進行。大平板后緣可調(diào)角度板即為調(diào)整壓力梯度而設(shè)計。風(fēng)洞實驗室現(xiàn)有在整個實驗段可調(diào)角度的壓力調(diào)節(jié)板�？梢赃M行準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)計為圓弧形狀，作用為將風(fēng)洞來流平穩(wěn)導(dǎo)入到實驗段。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)測試段的流動區(qū)域高度，此段確保實驗段保持零壓梯度。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】：
期刊論文
[1]邊界層控制法減阻技術(shù)研究進展[J]. 郭杰,耿興國,高鵬,歐修龍.  魚雷技術(shù). 2008(01)

碩士論文
[1]通過不同長度流向狹縫周期性吹氣實現(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：3413341