一种直连式低速风洞实验装置

专利2025-04-14  6


本发明涉及风洞,特别是涉及一种直连式低速风洞实验装置。


背景技术:

1、低速风洞实验装置是一种重要的空气动力学实验设备,为飞行器试验提供所需的流场条件,适用于多个领域的研究,如航空航天、建筑、桥梁、汽车、高铁等。目前,现有的低速风洞实验装置一般采用风扇作为动力源产生气流,通过调节风扇的转速对实验段的风速进行调节。但是,风扇旋转产生扰动将影响实验段气流的均匀性,影响实验结果的准确性,而且风扇的转速受到电压稳定性、气流稳定性等众多因素的影响,导致对实验段风速的控制难度较大。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种直连式低速风洞实验装置,以降低对实验段气流的扰动影响,且方便对实验段的风速进行调节。

2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

3、本发明所述直连式低速风洞实验装置,包括:

4、入口段;

5、实验段,与所述入口段连接;

6、喷管段,与所述实验段连接;以及

7、真空罐,与所述喷管段连接;

8、其中,所述喷管段包括:

9、喷管,具有第一端和第二端,所述第一端的管口口径小于所述第二端的管口口径,所述第一端与所述实验段连接,所述第二端与所述真空罐连接;所述喷管内设有第一壁板和第二壁板,所述第一壁板与所述第二壁板相对间隔设置,所述第一壁板的中部与所述第二壁板的中部之间的空间形成所述喷管的喉道;以及

10、调节杆,沿所述喷管的径向穿透所述喷管设置,所述调节杆与所述第一壁板、所述第二壁板分别螺纹连接,且所述调节杆与所述第一壁板连接的螺纹旋向和与所述第二壁板连接的螺纹旋向相反;

11、旋转所述调节杆,所述第一壁板与所述第二壁板均收缩或张开,使所述喉道的截面增大或减小。

12、在一些实施例中,所述喉道的截面面积通过下式确定:

13、

14、所述实验段的风速通过下式确定:

15、

16、其中,a*为喉道的截面面积,ae为喷管段的出口截面积,ma为马赫数,γ为因子,a为实验段的截面积,k为比例系数,ρ为当地温度所对应的空气密度,t0为当地室温,p0为当地大气压,v为实验段的风速。

17、在一些实施例中,所述第一壁板和所述第二壁板上均固定有导向组件,所述导向组件设于所述喷管的内壁与所述第一壁板或所述第二壁板之间,所述导向组件螺纹装配在所述调节杆上,所述第一壁板和所述第二壁板上均开设有供所述调节杆穿过的避让孔。

18、在一些实施例中,所述导向组件包括:

19、连接柱,螺纹装配在所述调节杆上;

20、导柱,固定在所述连接柱上,且沿所述连接柱的径向向外延伸设置;以及

21、连接板,与所述第一壁板或所述第二壁板连接,所述连接板上开设导向槽,所述导柱插设于所述导向槽内。

22、在一些实施例中,所述连接板倾斜设置,所述连接板未与所述第一壁板或所述第二壁板连接的一面可与所述喷管的内壁贴合。

23、在一些实施例中,所述第一壁板的两端、所述第二壁板的两端均连接在所述喷管段的内壁上。

24、在一些实施例中,所述第一壁板、所述第二壁板均为曲面板,所述第一壁板和所述第二壁板均朝向所述喷管段的中心轴线方向凸起设置。

25、在一些实施例中,所述调节杆的两端均伸出所述喷管,所述调节杆的两端均安装有手柄。

26、在一些实施例中,所述实验段的至少一侧管壁为光学玻璃板。

27、在一些实施例中,所述直连式低速风洞实验装置还包括控制阀,所述控制阀连接在所述喷管段与所述真空罐之间。

28、本发明实施例一种直连式低速风洞实验装置与现有技术相比,其有益效果在于:

29、本发明实施例的直连式低速风洞实验装置,包括入口段、实验段、喷管段以及真空罐,采用喷管段结合真空罐吸气的方式产生低速风洞实验气流,不再依赖于风扇等动力源,喷管喉道下游的气流为超声速,有效减少了气流扰动对实验段的影响,提高实验结果的准确性;且相比于风扇旋转产生气流的方式,本发明可明显降低噪音对实验结果的干扰。并且,本发明在喷管段设置了喷管和调节杆,通过调节杆可调节喷管内的喉道截面大小,以此来调节实验段的风速,操作方便,且能够实现对风速的精确控制,提高实验的可重复性和可控性。



技术特征:

1.一种直连式低速风洞实验装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述第一壁板和所述第二壁板上均固定有导向组件,所述导向组件设于所述喷管的内壁与所述第一壁板或所述第二壁板之间,所述导向组件螺纹装配在所述调节杆上,所述第一壁板和所述第二壁板上均开设有供所述调节杆穿过的避让孔。

4.根据权利要求3所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述导向组件包括:

5.根据权利要求4所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述连接板倾斜设置,所述连接板未与所述第一壁板或所述第二壁板连接的一面可与所述喷管的内壁贴合。

6.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述第一壁板的两端、所述第二壁板的两端均连接在所述喷管段的内壁上。

7.根据权利要求1或6所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述第一壁板、所述第二壁板均为曲面板,所述第一壁板和所述第二壁板均朝向所述喷管段的中心轴线方向凸起设置。

8.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述调节杆的两端均伸出所述喷管,所述调节杆的两端均安装有手柄。

9.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述实验段的至少一侧管壁为光学玻璃板。

10.根据权利要求1所述的直连式低速风洞实验装置,其特征在于,所述直连式低速风洞实验装置还包括控制阀,所述控制阀连接在所述喷管段与所述真空罐之间。


技术总结
本发明涉及风洞技术领域,公开了一种直连式低速风洞实验装置,包括入口段、实验段、喷管段以及真空罐,实验段与入口段连接,喷管段与实验段连接;真空罐与喷管段连接,喷管段包括喷管以及调节杆,喷管内设有第一壁板和第二壁板,第一壁板与第二壁板相对间隔设置,第一壁板的中部与第二壁板的中部之间的空间形成喷管的喉道;调节杆沿喷管的径向穿透喷管设置,调节杆与第一壁板、第二壁板分别螺纹连接,且调节杆与第一壁板连接的螺纹旋向和与第二壁板连接的螺纹旋向相反;旋转调节杆,第一壁板与第二壁板均收缩或张开,使喉道截面增大或减小。本发明通过调节杆调节喷管内喉道截面大小,来调节实验段的风速,操作方便,且能够实现对风速的精确控制。

技术研发人员:田立丰,姜婷,丁浩,黄开诱,王树燊,王澳,付双旭,杨东霖
受保护的技术使用者:中山大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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