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随着能源危机日趋恶化,节能降耗刻不容缓,因此减小运动物体在水中的阻力已成为各国学者努力研究的重点课题。而仿生射流减阻作为一种新型、高效的减阻方法已成为减阻领域研究的热点。研究减阻理论需以实验数据作为验证可靠性的依据,因此需要实验设备的支撑。而常规流体阻力测试实验装置的测试方法有着诸多的局限,且无法对射流表面进行减阻测试。因此研制一套针对射流减阻实验平台的测试系统,为射流表面减阻理论的研究提供可靠的实验依据显得尤为重要。 在国家自然科学基金项目(51275102)的资助下,仿生射流表面减阻特性及减阻机理研究得到了全面地开展。本文对射流减阻实验平台的组成结构原理进行了分析,以此为基础,通过对比分析电阻应变片式传感器和压电式传感器的测试原理及适用范围,提出了射流减阻实验平台测试系统的总体方案。 基于射流减阻实验平台的工况,设计测力弹性元件,通过弹性元件的等效应变衡量了流体对实验样件壁面的摩擦阻力,反映了射流减阻实验平台的测试性能。通过对弹性元件进行理论计算和有限元分析,得出结构方案保证使其等效应变达到理想的效果并能够满足实验平台测试系统的刚度要求。 根据测试系统的总体方案,对实验平台数据采集与处理模块进行设计,主要包括硬件电路和软件实现部分。即应变片组成的电桥电路,信号调理电路,数据采集模块及显示设备,并完成了基于MATLAB的图形用户界面的开发,实现了数据流场的动态监控及已存储数据的回显。 应用数据采集与处理系统,选取一类孔型的实验样件进行实验研究,验证了测试系统的可行性,并对实验数据进行了处理。同时针对实验平台测试系统性误差进行了分析。建立实验平台测试系统各局部环节误差关系数学模型,最后将各局部误差进行综合,得出测试系统的总体误差,为实验平台的后续改进打下坚实的基础。