可调宽度的开口射流风洞驻室及开口射流风洞试验方法技术

本发明专利技术提供一种可调宽度的开口射流风洞驻室及开口射流风洞试验方法，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器，所述驻室为可调宽度驻室。经过大量试验、数值模拟和系统的理论分析对本发明专利技术的可调宽度驻室进行验证，本发明专利技术的可调宽度驻室能够在所需试验风速条件下通过减小或增加驻室宽度将共振移至其它风速，避免边缘音反馈与驻室宽度方向的平面压力驻波发生共振，达到消除所需试验风速条件下的低频压力振荡的目的，从而能够满足先进飞行器或高速列车等对开口射流风洞高试验风速的需求。

【技术实现步骤摘要】
可调宽度的开口射流风洞驻室及开口射流风洞试验方法
本专利技术涉及风洞实验领域，具体而言，涉及一种可调宽度的开口射流风洞驻室及开口射流风洞试验方法。
技术介绍
风洞是具有一定轮廓的管道，用人工的方法产生可控气流并通过试验段通道。风洞试验是把飞行物体或其模型放置在风洞试验段人造流场中，观察其流动状态，测量其相关物理量。风洞驻室是开口射流风洞对飞行物体或其模型进行测量的场所，喷口、试验段、收集器均位于驻室内。低频压力振荡现象是开口射流风洞普遍存在的现象。其典型表现是在特定的试验风速下，风洞射流及驻室内存在着较强的、近似单频特征的低频压力脉动。低频压力脉动破坏流场品质和声场品质，严重影响空气动力学测量和气动声学测量的精准度。为了在开口射流风洞中开展高质量的空气动力学和气动噪声试验研究，控制射流风洞的低频振荡并得到相对稳定的流场和声场测试环境就显得尤为重要。此外，低频压力脉动引起的流场和洞体结构振荡以及涡-声间的相互作用也会造成能量损失。因此消弱或抑制低频压力脉动，对节约能源、提高开口射流风洞能量利用效率也具有积极意义。低频压力振荡现象也普遍存在于3/4开口的汽车风洞中，是风洞设计和建设阶段就需着重解决的难点之一。另一方面，随着先进航空器、高速列车等的快速发展，迫切需要提升开口射流风洞试验风速。而许多开口射流风洞由于低频压力振荡现象导致无法提高试验风速，比如德国-荷兰风洞机构（DNW）的8m×6m风洞在高风速时低频压力脉动现象直接危及驻室结构安全，因此将其最高风速限制在80m/s以下。一般认为，开口射流风洞的低频压力振荡来自其剪切层内相干涡结构与射流收集器的相互作用产生的反馈振荡（称为边缘音（edgetone）反馈振荡或射流-收集器反馈振荡）。当边缘音反馈频率接近于风洞结构存在的某一固有频率时，这两者就会产生共振，从而将边缘音反馈振荡放大到一个极高的水平，造成巨大的流体噪音，使整个驻室内低频压力振荡现象严重。其中，边缘音反馈与驻室宽度方向的平面压力驻波发生共振是比较常见的一种共振激励机制。当边缘音反馈与驻室宽度方向的平面压力驻波发生共振时，风洞试验风速可由下式表示：其中，为试验风速；为驻室宽度；为射流长度，即开口试验段长度；为声速；、为模数。可见，当射流长度一定，发生共振时试验风速与驻室宽度是一一对应的。所以，一旦在所需的试验风速发生边缘音反馈与驻室宽度方向的平面压力驻波共振，可通过减小或增加驻室宽度将共振移至其它风速，达到消除所需试验风速条件下的低频压力振荡的目的。国内外低频压力振荡控制措施主要包括收集器结构形状优化、喷口安装涡流发生器以及倾斜侧壁的驻室：（1）收集器结构形状优化通常需要耗时的模型风洞实验进行反复迭代设计，而且收集器的修改通常还会影响测试区域中的压力分布；（2）喷口安装涡流发生器通常会减小试验段有效的核心测试区域，而且带来高频的背景噪声，这对声学测量具有巨大影响；（3）倾斜侧壁的驻室虽然可以有效降低驻室及试验段的低频压力振荡，但因为其结构固定不变，驻室宽度无法改变，所以只能降低现有试验风速范围内的低频压力振荡，无法降低更高试验风速或者更低试验风速条件下的低频压力振荡。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可调宽度的开口射流风洞驻室及开口射流风洞试验方法，以解决现有低频压力振荡控制措施存在的问题。本专利技术提供的一种可调宽度的开口射流风洞驻室，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器，所述驻室为可调宽度驻室。进一步的，所述可调宽度驻室的宽度方向的一面壁墙可移动。进一步的，所述可调宽度驻室的宽度方向的两面壁墙均可移动。本专利技术还提供一种开口射流风洞试验方法，所述开口射流风洞试验方法为：设置驻室为可调宽度驻室，并在进行风洞试验时调整驻室的宽度。进一步的，所述调整驻室的宽度的方法为移动所述可调宽度驻室的宽度方向的一面壁墙。进一步的，所述调整驻室的宽度的方法为移动所述可调宽度驻室的宽度方向的两面壁墙。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的可调宽度驻室能够在所需试验风速条件下通过减小或增加驻室宽度将共振移至其它风速，避免边缘音反馈与驻室宽度方向的平面压力驻波发生共振，达到消除所需试验风速条件下的低频压力振荡的目的，从而能够满足先进飞行器或高速列车等对开口射流风洞高试验风速的需求。2、通过对现有风洞驻室进行改造实现本专利技术的可调宽度驻室时，只需要在宽度方向增加一面或者两面可移动的壁面，能够以较小的改造变动达到高试验风速的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，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为现有的固定结构的开口射流风洞驻室的外形三面图。图2为本专利技术实施例的可调宽度的开口射流风洞驻室的外形三面图。图3为本专利技术实施例的可调宽度驻室的俯视图。图4为固定宽度驻室和可调宽度驻室的远场脉动压力时域信号波形图。图5为固定宽度驻室和可调宽度驻室的远场脉动压力频域信号波形图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例现有的开口射流风洞驻室如图1所示，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器，开口射流风洞试验时气流从喷口流出，经过射流试验段，进入收集器。本实施例坐标轴定义：原点位于喷口的几何中点；X向为长度方向，指向收集器（顺气流）为正方向；Y向为高度方向，向上为正方向；Z向为宽度方向，与X、Y符合右手法则。现有的开口射流风洞驻室为固定结构，即驻室的6面墙壁为固壁，驻室的宽度（Z方向）、长度（X方向）、高度（Y方向）是固定不变的。本实施例提出的一种可调宽度的开口射流风洞驻室如图2所示，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器；所述驻室为可调宽度驻室。如图3所示，所述可调宽度驻室提供两种调整宽度的方式：（1）所述可调宽度驻室的宽度方向的一面壁墙可移动，即驻室Z方向的两侧壁墙中的一面在一定范围内可移动，达到改变驻室宽度的目的。（2）所述可调宽度驻室的宽度方向的两面壁墙均可移动，即驻室Z方向的两侧壁墙同时在一定范围内可移动，达到改变驻室宽度的目的。其中，实现可调宽度驻室的壁墙可移动的方式有多种，本实施例在驻室地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调宽度的开口射流风洞驻室，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器，其特征在于，所述驻室为可调宽度驻室。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调宽度的开口射流风洞驻室，所述驻室包括喷口、射流试验段和收集器，其特征在于，所述驻室为可调宽度驻室。


2.根据权利要求1所述的可调宽度的开口射流风洞驻室，其特征在于，所述可调宽度驻室的宽度方向的一面壁墙可移动。


3.根据权利要求1所述的可调宽度的开口射流风洞驻室，其特征在于，所述可调宽度驻室的宽度方向的两面壁墙均可移动。


4.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玲，邓小兵，曾维平，杨洪森，梁勇，郭林亮，岳廷瑞，王学，练真增，刘李涛，阎文成，刘晓林，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，空气动力学国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：四川;51