一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法及系统，其中方法在于在相对常规风洞实验室非常小的密闭有效空间内，模拟复杂环境和物理场，并将试品圆周式加速至要求的试验所需的速度，并在试品周围安装多导流孔均流箱调制流场特性与流场品质形成有效试验空间；其中系统是基于该方法，包括密闭隔热的试验空间，内部设置复杂环境和多物理场产生机构、圆周加速机构和均流箱机构。本发明专利技术在模拟产生的各类复杂环境中，巧妙的通过相对运动原理实现风洞试验效果，同时解决现有风洞试验不能兼顾高速流场、复杂环境的工程难题，可低成本的进行飞行器、高铁、风机等装备材料、部器件和缩比模型的空气动力学特性以及环境适应性的检测与试验。

A method and system for generating experimental conditions of reverse economical active wind tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法及系统
本专利技术涉及风洞试验、环境适应性检测试验
，具体的，涉及一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法。
技术介绍
实际生产生活中，各类装置与设备在低温、低气压、覆冰、大雾、沙尘等复杂环境中的高速运动是极为常见工况，如高铁车顶的各类高压设备，飞机机翼及进气口部件，风力发电机叶片等等。与此同时，高速运动装置与设备的空气动力学性能与环境适应性检测直接关乎到相关装置与设备的定型设计以及投产后的安全稳定运行状况。目前设计、运行和维护中，检测装置与设备在高速气流中运行性能的唯一方法是风洞试验。现有技术公开的不同形式风洞，主要目的是对飞行器整体、机翼等设备的气动特性进行试验研究。但是对于实际运行中装备的复杂环境工况，如高铁牵引机车车顶高压设备支柱绝缘子在大雾、沙尘环境下的高速运行，风力发电机叶片在冰雪环境下的高速运行，飞行器在高空低温、低气压下的高速运行，风洞试验却无能为力。由此可见，现有技术的风洞不能满足复杂环境、高速运动的综合试验条件。同时传统风洞建立的成本高，占地面积大，运行消耗的功率以兆瓦级计算，运行维护困难，并且耗费大量的物力、财力和人力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法，解决了现有风洞试验不能兼顾高速流场、复杂环境的工程难题；目的之二是基于产生方法提出了一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生系统，具有成本低廉，试验效果好的优点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法，产生方法具体为：在密闭隔热的试验空间中模拟复杂环境和多物理场；使试品作圆周运动，并逐渐加速至试验要求的旋转速度；按试验需求调整试品周围的试验流场。通过模拟复杂环境和多物理场，克服了现有的风洞实验不能兼顾高速流场、复杂环境的工程难题。进一步，所述复杂环境包括冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种；所述多物理场包括强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种。结合多物理场及环境模拟系统模拟出试验需求的试验环境及其组合，从而在有效试验空间内获得复杂环境下的风洞试验效果，可满足飞机、高铁、高压、雷电风暴的综合风洞实验条件。进一步，所述调整试品周围的试验流场具体为在所述试品的周围设置多导流孔均流箱。保证试品周围的试验流场品质，形成有效试验空间。基于上述方法的一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生系统，包括密闭隔热的试验空间，所述密闭隔热的试验空间内部设置：复杂环境和多物理场产生机构，用于模拟产生强电磁场、冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种的环境，以及模拟产生强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种的物理场；圆周加速机构，用于给试品施加试验所需的转速；均流箱机构，用于保证试品周围的试验流场品质，形成有效试验空间。进一步，所述圆周加速机构包括依次连接的动力部、传动部和旋转支撑部。进一步，所述传动部包括传动箱和由传动箱控制的旋转主轴。进一步，所述旋转支撑部包括相对于所述旋转主轴间隔布置的上对称圆形导轨和下对称圆形导轨。进一步，还包括与所述旋转主轴连接的旋转支撑臂和安装在所述旋转支撑臂上的用于安装所述试品的旋转支撑杆，所述旋转支撑杆的一端与所述上对称圆形导轨滑动连接，另一端与所述下对称圆形导轨滑动连接。进一步，所述均流箱机构为设置在所述试品周围的且与所述旋转支撑杆连接的多导流孔均流箱。用于保证试品周围的试验流场品质，在其内部形成有效试验空间。进一步，所述密闭试验空间的材料为绝热结构体，所述绝热结构体包括内层和外层，所述内层和外层之间设置石棉与聚氨酯。石棉与聚氨酯用于绝热。本专利技术的有益效果是：在模拟产生的各类复杂环境中，采用旋转驱动方式将试品圆周加速至试验所需高速，同时在试件周围安装均流箱机构，调制试验流场并保证试品周围的试验流场品质，形成有效试验空间，巧妙的通过相对运动原理实现风洞试验效果，同时解决现有风洞试验不能兼顾高速流场、复杂环境的工程难题。本专利技术可低成本的进行飞行器、高铁、风机等装备材料、部器件和缩比模型的空气动力学特性以及环境适应性的检测与试验。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：附图1为本方法示意图；附图2为本系统结构示意图；附图3为本专利技术圆周机构结构示意图；附图4为均流箱机构结构示意图。具体实施方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。本实施例提出了一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法，如图1所示，步骤1：在密闭隔热的试验空间中模拟复杂环境和多物理场，复杂环境包括冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种；多物理场包括强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种。步骤2：使试品作圆周运动，并逐渐加速至试验要求的旋转速度；步骤3：按试验需求调整试品周围的试验流场，具体为在试品的周围设置多导流孔均流箱，即将试品设置在多导流孔均流箱内部，使得多导流孔均流箱随着试品一同做圆周运动。运用本方法，将复杂环境和多物理场叠加在一个小的密闭隔热的空间中，使试品作圆周运动，并逐渐增加至试验所需的速度，从而达到了在有限空间内获得复杂环境下的风洞试验效果。因此，基于该方法，提出了一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生系统，如图2所示。密闭隔热的试验空间1，密闭隔热的试验空间1构造为中空的圆柱体，材料为绝热结构体，具有密封绝热的性质，以便模拟极低温度场、高真空等试验条件，绝热结构体包括内层和外层，外层采用22#B工字钢承力结构，覆盖16mm厚度的全密封钢板，内层采用5mm厚度不锈钢板，内层与外层之间设置石棉与聚氨酯绝热夹层。复杂环境和多物理场产生机构，用于模拟产生强电磁场、冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种的环境；以及模拟产生强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种的物理场，即上述物理场的叠加。产生的种类根据实际所要模拟的环境进行施加，比如需要模拟高铁在青藏高原行驶的风洞实验，则需要施加冰冻雨雪和紫外高温的环境以及极低温度场的物理场；又比如需要模拟飞机在塔克拉玛干大沙漠上空飞行的状态，则需叠加紫外高温和沙尘雾霾以及极低温度场(沙漠夜晚温度极低)的类型。在本实施例中，强电磁场产生设备由试验变压器、试验调压器和穿墙套管等组成；极低温产生设备由液氮制冷系统组成；高真空气流产生设备由真空泵组成；高湿降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法，其特征在于：产生方法具体为：/n在密闭隔热的试验空间中模拟复杂环境和多物理场；/n使试品作圆周运动，并逐渐加速至试验要求的旋转速度；/n按试验需求调整试品周围的试验流场。/n

【技术特征摘要】
1.一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法，其特征在于：产生方法具体为：
在密闭隔热的试验空间中模拟复杂环境和多物理场；
使试品作圆周运动，并逐渐加速至试验要求的旋转速度；
按试验需求调整试品周围的试验流场。


2.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于：所述复杂环境包括冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种；
所述多物理场包括强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于：所述调整试品周围的试验流场具体为在所述试品的周围设置多导流孔均流箱。


4.基于权利要求1-3任一所述的一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生方法的一种逆向式经济型主动风洞实验条件产生系统，其特征在于：包括密闭隔热的试验空间，所述密闭隔热的试验空间内部设置：
复杂环境和多物理场产生机构，用于模拟产生强电磁场、冰冻雨雪、沙尘雾霾、高湿降雨和紫外高温中的一种或者多种的环境，以及模拟产生强电磁场、极低温度场和真空气流的一种或多种的物理场；
圆周加速机构，用于给试品施加试验所需的转速；
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴良，黄亚飞，张志劲，胡琴，胡建林，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50