CN112161775A - 网格织物风阻性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种网格织物风阻性能测试方法及装置，测试方法为：首先控制均匀的风流作用在网格织物一侧，然后利用杠杆原理将风阻力进行放大，最后通过高精度力传感器测出力值，并计算出一定风速下网格织物的平均风阻系数，测试精度为0.1cN；网格织物风阻性能测试装置，包括风机、机架和管道，风机出风口配备喇叭口状部件，风机出风口伸入管道且与其嵌套固定连接，管道固定在机架上；还包括夹持架、支撑轴和高精度力传感器，夹持架安装在管道端口处，并可绕支撑轴转动，支撑轴固定在机架上，夹持架通过顶针与高精度力传感器相连。本发明的测试方法解决了网格织物风阻性能无法量化表征的难题；本发明的测试装置结构简单，使用方便。

Description

网格织物风阻性能测试方法及装置

技术领域

本发明属于纺织材料测试技术领域，涉及一种网格织物风阻性能测试方法及装置。

背景技术

网格织物由于质量轻、强度高、柔软、延伸性好、网格尺寸可设计性强等优点，是产业用纺织品最常用的结构之一，涉及农业用、防护用、航空航天用等众多领域。网格织物用于农业用防虫网、遮阳网，地面天线反射面等应用时，长期曝晒在自然环境下，如果工作环境的风力不稳定或者较大，使网格织物产生弹性变形和塑性形变，会严重影响其正常使用和寿命，因此测试和评价网格织物的风阻性能对其应用具有重要实用价值。

目前网格织物的风阻性能尚没有完善的测试方法。专利CN101059415A、CN201910781815 等介绍了测量织物透气性的仪器，其原理主要采用压差流量计测得织物上下腔室中的压差，其压差量程为50～4000Pa，该方法适用于密度较大的织物，而不适合透气量极大的网格织物。风洞试验是模拟测试建筑、汽车、航天器及其零部件承受空气阻力作用的常用方法，但专业风洞成本大、周期长，且不能满足经编网格织物的风阻测试精度需求。

因此，建立一种高精度、低成本的网格织物风阻性能测试方法和装置至关重要。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种网格织物风阻性能测试方法及装置。本发明基于风洞试验原理提供了一种测试网格织物风阻性能的方法和装置，可通过本发明的方法直接测得不同风速下网格织物的风阻系数，本发明的测试装置简单，具有测试成本低、精度高等优点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

网格织物风阻性能测试方法，首先控制均匀的风流(测试时保持风机开启10秒钟后读出测试结果，风机转速稳定后，风流在封闭的管道中也是稳定的，即为均匀的风流)作用在网格织物一侧，然后将网格织物阻挡风流产生的风阻力(网格织物阻挡风流产生风阻力，风流速越快网面风阻力越大)进行放大(由于网格织物的密度很小，产生的阻力很难直接测出，因此采用杠杆原理将风阻力进行放大)，最后通过力传感器(误差0.1％)测出放大后的风阻力值，并根据测出的放大后的风阻力值计算出网格织物的平均风阻系数；

将风阻力进行放大是通过网面夹持结构实现的，所述网面夹持结构包括网面夹持架和支撑轴，支撑轴作为网面夹持架的转动支轴，被夹持的网格织物的底端到支撑轴的垂直距离大于力传感器上的顶针到支撑轴的垂直距离，根据杠杆原理可知，传感器受到的压力大于网面受到的风力，且放大倍数和网面底端到支撑轴的垂直距离与力传感器顶针到支撑轴的垂直距离间的比值相关；放大系数与夹持架和支撑轴的尺寸参数配置有关；

在均匀的风流速下网格织物的平均风阻系数R_w＝F/(λ·S)，其中，F为力传感器测得的压力值(即放大后的风阻力值，在网面上体现为阻力值，传感器测试到的是压力值)，λ为放大系数(即将风阻力进行放大的倍数)，S为网格织物试样测试面积(试样测试面积由夹持架的圆形面积确定，S与其内径c的关系为S＝πc²/4)；

所述网格织物的密度≥5g/m²，孔隙率≤90％。

作为优选的技术方案：

如上所述的网格织物风阻性能测试方法，网格织物风阻性能测试方法的测试精度为0.1cN。

如上所述的网格织物风阻性能测试方法，所述风阻力进行放大的倍数为5～20，测试风速范围为1～40m/s(测试风速即均匀的风流的速度，风速过小，测试数据较小导致误差增加；风速40m/s可以模拟十二级大风)。

本发明还提供一种网格织物风阻性能测试装置，包括风机、机架和管道，风机出风口配备喇叭口状部件，以将风流进行集聚增强，风机出风口伸入管道且与其嵌套固定连接，管道固定在机架上以保持和风机平齐；

还包括夹持架、支撑轴和高精度力传感器，夹持架用于夹持固定网格织物，设置在管道远离风机出风口的端口一侧且与该端口间隔一定距离，并可绕支撑轴转动(夹持架杆件部分有个孔，支撑轴穿过该孔与其连接)，支撑轴通过支架固定在机架上，夹持架通过顶针与高精度力传感器相连，顶针通过螺纹固定在高精度力传感器上。

作为优选的技术方案：

如上所述的网格织物风阻性能测试装置，喇叭口状部件倾角为20～45°。

如上所述的网格织物风阻性能测试装置，管道为圆形管道，管道长度为0.2～0.5m，管道内径为0.1～0.5m；

支撑轴与顶针的垂直距离为a，支撑轴与管道底部的垂直距离为b。

如上所述的网格织物风阻性能测试装置，夹持架由相连的圆形夹持部分和杆件部分组成，夹持架圆形夹持部分为双层弹性结构，通过弹性使得两层圆形框架紧密贴合，可以夹持并张紧网格织物。

如上所述的网格织物风阻性能测试装置，夹持架圆形夹持部分内径尺寸c与管道内径尺寸相同。

本发明的原理如下：

由于网格织物的密度很小，产生的阻力较小，对气流气压的影响幅度很小，传统通过间接测量气流压差的方法难以表征出网格织物的风阻；本发明直接测量网格织物网面受到的风阻力，首先通过风机和管道形成均匀稳定的风流，测试风速可以由风机内部的电机进行调节控制，均匀的风流通过管道作用在网格织物表面，然后采用杠杆原理将风阻力进行放大，放大倍数根据装备配置不同可实现5～20倍，最后通过高精度力传感器测出力值，并计算出网格织物的平均风阻系数。

有益效果：

(1)本发明的网格织物风阻性能测试方法，解决了网格织物风阻性能无法量化表征的难题，通过杠杆结构设计将风阻力进行放大，使得测试的精度更高，测试过程相对简便，测试成本较低；

(2)本发明的网格织物风阻性能测试装置，结构简单，使用方便，还可应用于测试长时间网格织物在风力作用下的蠕变松弛性能。

附图说明

图1为网格织物风阻性能测试装置；

图2为夹持架夹持网格织物的示意图；

图3为夹持架与机架的位置关系示意图；

其中，1-风机，2-机架，3-圆形管道，4-夹持架，5-支撑轴，6-顶针，7-高精度力传感器， 8-支架，9-网格织物。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

网格织物(密度50g/m²，孔隙率75％)风阻性能测试方法，首先控制均匀的风流(风速 10m/s)作用在网格织物一侧，然后将网格织物阻挡风流产生的风阻力进行放大10倍，最后通过力传感器测出放大后的风阻力值，并根据测出的放大后的风阻力值计算出网格织物的平均风阻系数；平均风阻系数R_w＝F/(λ·S)，其中，F为力传感器测得的压力值，λ为放大系数，S 为试样测试面积，测试精度为0.1cN；

将风阻力进行放大是通过网面夹持结构实现的，所述网面夹持结构包括夹持架和支撑轴，支撑轴作为夹持架的转动支轴，被夹持的网格织物的底端到支撑轴的垂直距离大于力传感器上的顶针到支撑轴的垂直距离。

网格织物风阻性能测试装置，如图1所示，包括风机1、机架2、圆形管道3、夹持架4、支撑轴5和高精度力传感器7，风机1负责产生风流，配备喇叭口状部件将风流进行集聚增强，喇叭口状部件倾角20～45°，实现风速可以在1～40m/s范围内通过风机的电机转速进行调节控制(喇叭口状部件具有一定的倾角主要是起到聚拢风流的作用，风速通过风机转速调节，风机转速越大风流越大，转速越小风流越小)，圆形管道3固定在机架2上以保持和风机平齐，管道长度0.2～0.5m，管道内径0.1～0.5m，风机1出风口伸入管道3且与其嵌套固定连接；如图2和3所示，夹持架4用来夹持固定网格织物9，夹持架4由圆形夹持部分和杆件部分组成，圆形夹持部分为双层弹性结构，圆形夹持部分内径尺寸c与通风管道内径尺寸相同，夹持架安装在管道远离风机出风口的端口一侧，并可绕支撑轴5转动，支撑轴通过支架8固定在整体机架上；支撑轴5与顶针6的垂直距离为a，支撑轴5与圆形管道3底部的垂直距离为b。夹持架4装有网面的部分在风力作用下发生转动，夹持架4底端通过顶针6与高精度力传感器7相连，则高精度力传感器可以测得夹持架底端处因转动对顶针6产生的压力值F，从而可由下式计算得出在相应风速下网格织物的平均风阻系数R_w：

R_w＝F/(λ·S)；

式中，λ为放大系数，S为试样测试面积，放大系数由夹持架与支撑轴的尺寸参数配置决定，具体地风阻系数R_w表达式如下：

式中x是一个计算变量，表示某一点到支撑轴5的垂直距离。

使用本发明测量网格织物风阻系数的过程简述如下：

将网格织物试样安装于夹持架4上，网面通过夹持架的弹性夹持并张紧网格织物，通过控制软件设置风机产生的风速，完成后选择开始测试，风机带动空气产生气流，气流通过管道作用于网格织物，网格织物受到的风阻力通过夹持架绕支撑轴的转动进行放大并传递至高精度力传感器7，保持测试状态10秒钟，待风流稳定后，主机软件将高精度力传感器所测力值信号进行计算处理后输出风阻系数测试结果，测试完成风机自动关闭。

Claims (8)

1.网格织物风阻性能测试方法，其特征是：首先控制均匀的风流作用在网格织物一侧，然后将网格织物阻挡风流产生的风阻力进行放大，最后通过力传感器测出放大后的风阻力值，并根据测出的力值计算出网格织物的平均风阻系数；

将风阻力进行放大是通过网面夹持结构实现的，所述网面夹持结构包括夹持架和支撑轴，支撑轴作为夹持架的转动支轴，被夹持的网格织物的底端到支撑轴的垂直距离大于力传感器上的顶针到支撑轴的垂直距离；

网格织物的平均风阻系数R_w＝F/(λ·S)，其中，F为力传感器测得的压力值，λ为放大系数，S为网格织物试样测试面积；

所述网格织物的密度≥5g/m²，孔隙率≤90％。

2.根据权利要求1所述的网格织物风阻性能测试方法，其特征在于，所述网格织物风阻性能测试方法的测试精度为0.1cN。

3.根据权利要求1所述的网格织物风阻性能测试方法，其特征在于，将风阻力进行放大的倍数为5～20，测试风速范围为1～40m/s。

4.网格织物风阻性能测试装置，其特征是：包括风机、机架和管道，风机出风口配备喇叭口状部件，风机出风口伸入管道且与其嵌套固定连接，管道固定在机架上并和风机平齐；

还包括夹持架、支撑轴和高精度力传感器，夹持架设置在管道远离风机出风口的端口一侧，并可绕支撑轴转动，支撑轴通过支架固定在机架上，夹持架通过顶针与高精度力传感器相连，顶针通过螺纹固定在高精度力传感器上。

5.根据权利要求4所述的网格织物风阻性能测试装置，其特征在于，喇叭口状部件倾角为20～45°。

6.根据权利要求4所述的网格织物风阻性能测试装置，其特征在于，管道为圆形管道，管道长度为0.2～0.5m，管道内径为0.1～0.5m。

7.根据权利要求4所述的网格织物风阻性能测试装置，其特征在于，夹持架由圆形夹持部分和杆件部分组成，夹持架圆形夹持部分为双层弹性结构。

8.根据权利要求7所述的网格织物风阻性能测试装置，其特征在于，夹持架圆形夹持部分内径尺寸与管道内径尺寸相同。

Images