近日, 西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室研究团队研制出世界首台套流体壁面剪应力测试仪.
2013年, 西北工业大学牵头和工信部组织申报的国家重大科学仪器设备开发专项 '流体壁面剪应力测试仪开发与应用' 正式立项. 该项目以航空航天飞行器, 新型船舶等国家重大工程为背景, 以实验流体力学仪器的研究开发为目标, 计划研制出具有自主知识产权, 功能健全, 质量稳定可靠的流体壁面剪应力测试仪, 到2020年达到年产整机150台生产能力, 研究经费为6558万元.
流体壁面剪应力是最基本的流体力学参量之一, 是研究边界层流动状态的直接物理量, 是精细掌握与控制摩擦阻力的最重要依据. 但是由于剪应力量值极小, 动态性高, 被测流场极易受到干扰破坏, 国内外一直没有形成有效测试手段更无专门工程化仪器, 影响了相关科技工业发展和重大工程建设.
西北工业大学在几年间召开了多次会议, 推动着流体壁面剪应力测试仪的开发和应用, 终于研制成功了世界上首台套流体壁面剪应力测试仪. 该测试仪充分利用微机电系统(MEMS)技术高度集成, 灵敏度高, 动态性好的独特优势, 通过建立微加工工艺及测试规范, 研发出柔性热敏薄膜微传感器和浮动式剪应力微传感器两类关键核心器件. 仪器配备多通道探头, 能捕捉不同位置流场数据并进行流动状态分析, 成套流体壁面剪应力测试仪器测量范围0-60Pa, 分辨率0.3Pa, 精度5%, 并具有对流场干扰小的优点.
除此之外, 西北工业大学已经与中国商飞上海飞机设计研究院等机构展开合作实验, 证实了该仪器在高性能微型敏感探头技术, 微弱信号抗干扰电测系统技术及复杂恶劣工作环境探头封装保护技术上为大型客机, 航空发动机, 水下航行器外形设计及河口海岸工程提供有效测试数据支撑. 并且仪器达到了国家标准GB/T6587-2012(电子测量仪器通用规范)要求.
目前, 该团队已完成微传感器探头, 仪器整机工程化制造与测试平台, 建成仪器生产所需的精密加工, 装配等工艺和可靠性质量保障体系.
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