风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法制造方法及图纸

本申请提供了一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法，属于实验空气动力学领域。风洞流场噪声评估的实验装置包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段。入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，实验段与扩压段的一端连接，扩压段的另一端用于连接真空罐。稳定段内可拆卸地安装有控制组件，控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件。实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，第一测量探针安装于稳定段内并用于测量稳定段的出口处的噪声；第二测量探针安装于实验段内部并用于测量喷管段的出口处的噪声。

Experimental Device and Evaluation Method for Noise Assessment of Wind Tunnel Flow Field

The application provides an experimental device and an evaluation method for noise assessment of wind tunnel flow field, which belongs to the field of experimental aerodynamics. The experimental devices for noise assessment of wind tunnel flow field include sequentially connected inlet valves, stabilization section, nozzle section, experimental section and diffuser section. The inlet valve can be detachably connected with the stabilization section, the stabilization section can be detachably connected with the nozzle section, one end of the nozzle section extends into the inside of the experimental section and can be detachably connected with the experimental section, the experimental section is connected with one end of the diffuser section, and the other end of the diffuser section is used to connect the vacuum tank. A control component is detachably mounted in the stabilization section. The control component includes a first control component for reducing flow field noise or a second control component for increasing flow field noise. The experimental device also includes a first measuring probe and a second measuring probe. The first measuring probe is installed in the stable section and used to measure the noise at the exit of the stable section. The second measuring probe is installed in the experimental section and used to measure the noise at the exit of the nozzle section.

【技术实现步骤摘要】
风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法
本申请涉及实验空气动力学领域，具体而言，涉及一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法。
技术介绍
风洞是飞行器等开展地面模拟实验的主要设备，风洞中获得的飞行器模型气动数据，是下一步开展真实飞行器飞行试验的依据和基础。因此，风洞流场品质越优良，其获得的实验结果与真实飞行试验越接近，能够更加准确发现并解决飞行器设计中存在的问题，极大提高飞行器设计的效率和飞行试验的成功率。近年来，在研制发展迅速的高超声速飞行器中发现，地面风洞实验与真实飞行试验存在较大差别，依据地面风洞实验结果开展飞行试验，导致许多飞行试验失败。究其原因主要是超声速/高超声速风洞流场噪声对实验结果产生的影响。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法，旨在分析风洞流场噪声的来源及贡献，减少噪声对风洞实验结果的影响。第一方面，本申请的实施例提供一种风洞流场噪声评估的实验装置，其包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段。入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，实验段与扩压段的一端连接，扩压段的另一端用于连接真空罐。稳定段内可拆卸地安装有控制组件，控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件。实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，第一测量探针安装于稳定段内且靠近稳定段的出口的位置，第一测量探针用于测量稳定段的出口处的噪声；第二测量探针安装于实验段内部且靠近喷管段的出口的位置，第二测量探针用于测量喷管段的出口处的噪声。在本申请的风洞流场噪声评估的实验装置，入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，则可方便替换喷管段和安装控制组件，将第一控制件或第二控制件安装在稳定段内，通过第一测量探针测量稳定段出口处的噪声，通过第二测量探针测量喷管段出口处的噪声，从而评估稳定段对噪声的贡献。通过替换不同的喷管段，通过第二测量探针测量喷管段出口处的噪声，结合第一测量探针测量到的稳定段的噪声情况，可以评估喷管段对噪声的贡献。通过评估风洞的稳定段及喷管段各自对总噪声的贡献，分析风洞流场噪声的来源及贡献，从而减少流场噪声对实验结果的影响。在一种可能的实施方案中，第一控制件的周缘能够相对稳定段内部滑动并抵持于稳定段的内壁，第二控制件的周缘能够相对稳定段内部滑动并抵持于稳定段的内壁，第一控制件和第二控制件均被配置成能够通过从入口阀门进入到稳定段内的气流。由于第一控制件和第二控制件均能够相对稳定段内部滑动，则第一控制件和第二控制件通过滑动的方式即可安装进稳定段内并固定起来，方便操作。在一种可能的实施方案中，第一控制件具有阵列设置的第一通孔，第一通孔的孔径为1μm～2mm。第一通孔的孔径较小，气流在稳定段内经过第一控制件时，相较于稳定段内不安装第一控制件的情况，第一控制件使得流体流速减慢，使流动更平稳，从而起到降噪的作用。在一种可能的实施方案中，第二控制件具有阵列设置的第二通孔，第二通孔的孔径大于10mm，相邻的两个第二通孔之间的连接部的尺寸大于5mm。第二控制件的孔径较大，气流通过第二控制件的流量不受影响，且两个相邻的第二通孔之间的连接部的尺寸大于5mm，第二控制件会扰乱气流流动，从而达到增加噪声的作用。在一种可能的实施方案中，喷管段的内表面为光滑表面，其粗糙度Ra≤0.01。喷管段的内表面的粗糙程度对喷管段的噪声有影响，通过替换不同内表面的喷管段能够评估其粗糙度对总噪声的影响，在合适的喷管段长度下，喷管段内表面如果为光滑表面，喷管段壁面边界层可以维持在层流，边界层流场不会产生湍流噪声。在一种可能的实施方案中，喷管段的内表面为粗糙表面，其粗糙度Ra>0.1。如果喷管段的内表面为粗糙表面，喷管段的边界层则为湍流，喷管段壁面湍流边界层中的湍流脉动是风洞流场噪声的主要来源之一。在一种可能的实施方案中，喷管段的收缩比为5～20。喷管段的收缩比对喷管段的噪声有影响，通过替换不同收缩比的喷管段可以评估收缩比对噪声的影响。另外，喷管段的收缩比过小会影响流场品质，收缩比过大会相应增加风洞的整体尺寸，不方便替换喷管段，因而本申请选择喷管段的收缩比为5～20，在不影响流场品质的情况下方便更换喷管段。在一种可能的实施方案中，喷管段的长度为300～500mm。喷管段的长度对喷管段的噪声有影响，通过替换不同长度的喷管段可以评估喷管段的长度对噪声的影响。在一种可能的实施方案中，入口阀门的端部连接有法兰盘，稳定段的相对两端部均连接有法兰盘，喷管段的一端连接有法兰盘；入口阀门的法兰盘与稳定段的其中一端的法兰盘通过夹具夹持以使得入口阀门与稳定段可拆卸连接；喷管段的法兰盘与稳定段的另一端的法兰盘通过夹具夹持以使得喷管段与稳定段可拆卸连接。通过夹具夹持法兰盘的方式，能够实现快速连接、拆卸喷管段和稳定段。在一种可能的实施方案中，实验段的侧壁开设有安装孔，喷管段的一端从安装孔伸入到实验段内部，喷管段的外壁与安装孔的孔壁之间设置有密封圈。通过喷管段与安装孔的配合，能够实现喷管段与实验段的可拆卸连接，其中，密封圈起到密封实验段的目的。第二方面，本申请的实施例提供一种风洞流场噪声的评估方法，其主要利用上述的风洞流场噪声评估的实验装置进行，其包括：利用控制变量法分别改变控制组件的数量、种类及分布方式、喷管段的收缩比、喷管段的长度和喷管段的内表面的粗糙度，并通过第一测量探针和第二测量探针分别测量稳定段的出口处的噪声和喷管段的出口处的噪声来判断控制组件的数量、种类及分布方式、喷管段的收缩比、喷管段的长度和喷管段的内表面的粗糙度对流场总噪声的贡献。常规评估超声速/高超声速风洞流场噪声的方法，主要是测量实验段内风洞流场参数的脉动情况，其得到是风洞各组件产生的合噪声，不同频率的风洞噪声的组合可以得到相同的合噪声，但是其对实验测量结果的影响不同，因此，评估风洞噪声不能仅仅测量风洞的实验段的合噪声，还需要对噪声的组成进行分解测量，本申请的风洞流场噪声的评估方法，通过分别改变控制组件的数量、种类和分布方式、喷管段的收缩比、喷管段的长度和喷管段的内表面的粗糙度，并测量对应的稳定段、喷管段的出口湍流度，从而可以得到控制组件的数量、种类和分布方式以及喷管段的长度、收缩比及内表面的粗糙度对流场总噪声的贡献。进而评估稳定段和喷管段分别对总噪声的贡献，分析风洞流场噪声的来源及贡献，减少噪声对实验结果的影响。附图说明为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本申请实施例提供的风洞流场噪声评估的实验装置的结构示意图；图2是本申请实施例提供的支撑件的结构示意图；图3是本申请实施例提供的第一控制件的结构示意图；图4是本申请实施例提供的第二控制件的结构示意图；图5是本申请实施例提供的喷管段的剖视图。图标：100-实验装置；110-入口阀门；111-过渡段；120-稳定段；130-喷管段；13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风洞流场噪声评估的实验装置，其特征在于，其包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段；所述入口阀门与所述稳定段可拆卸连接，所述稳定段与所述喷管段可拆卸连接，所述喷管段的一端伸入到所述实验段内部且与所述实验段可拆卸连接，所述实验段与所述扩压段的一端连接，所述扩压段的另一端用于连接真空罐；所述稳定段内可拆卸地安装有控制组件，所述控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件；所述实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，所述第一测量探针安装于所述稳定段内且靠近所述稳定段的出口的位置，所述第一测量探针用于测量所述稳定段的出口处的噪声；所述第二测量探针安装于所述实验段内部且靠近所述喷管段的出口的位置，所述第二测量探针用于测量所述喷管段的出口处的噪声。

【技术特征摘要】
1.一种风洞流场噪声评估的实验装置，其特征在于，其包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段；所述入口阀门与所述稳定段可拆卸连接，所述稳定段与所述喷管段可拆卸连接，所述喷管段的一端伸入到所述实验段内部且与所述实验段可拆卸连接，所述实验段与所述扩压段的一端连接，所述扩压段的另一端用于连接真空罐；所述稳定段内可拆卸地安装有控制组件，所述控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件；所述实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，所述第一测量探针安装于所述稳定段内且靠近所述稳定段的出口的位置，所述第一测量探针用于测量所述稳定段的出口处的噪声；所述第二测量探针安装于所述实验段内部且靠近所述喷管段的出口的位置，所述第二测量探针用于测量所述喷管段的出口处的噪声。2.根据权利要求1所述的风洞流场噪声评估的实验装置，其特征在于，所述第一控制件的周缘能够相对所述稳定段内部滑动并抵持于所述稳定段的内壁，所述第二控制件的周缘能够相对所述稳定段内部滑动并抵持于所述稳定段的内壁，所述第一控制件和所述第二控制件均被配置成能够通过从所述入口阀门进入到所述稳定段内的气流。3.根据权利要求2所述的风洞流场噪声评估的实验装置，其特征在于，所述第一控制件具有阵列设置的第一通孔，所述第一通孔的孔径为1μm～2mm。4.根据权利要求2所述的风洞流场噪声评估的实验装置，其特征在于，所述第二控制件具有阵列设置的第二通孔，所述第二通孔的孔径大于10mm，相邻的两个所述第二通孔之间的连接部...

【专利技术属性】
技术研发人员：何霖，陆小革，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43