一种主动旋转式气流场试验系统技术方案

本发明专利技术涉及实验流体力学与空气动力学技术领域，公开了一种主动旋转式气流场试验系统，该系统包括均流加速涵道和旋转机构，均流加速涵道中：收缩段的截面面积沿进风方向逐渐减小；试验段为圆筒型通风结构，用于放置试品；扩散段的截面面积沿进风方向逐渐增大；收缩段、试验段和扩散段均为以第一基准面为对称中心面的对称结构；收缩段中，进风内侧边的中点到第二基准面的距离为进风内侧边中任一点到第二基准面的距离中的最大值a，进风外侧边的中点到第二基准面的距离为进风外侧边中任一点到第二基准面的距离中的最大值b，b＜a。该主动旋转式气流场试验系统中，通过特定结构的均流加速涵道(及不对称蜂窝器)保证试验段内的流场均质。流场均质。流场均质。

【技术实现步骤摘要】
一种主动旋转式气流场试验系统


[0001]本专利技术涉及实验流体力学与空气动力学
，特别涉及一种主动旋转式气流场试验系统。

技术介绍

[0002]各类装置在低温、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，高速运动装置的空气动力学性能及其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。
[0003]目前设计、运行和维护中，检测装置在高速气流中运行性能的唯一方法是风洞试验。但是，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。同时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，飞行器在高空低温、低气压下的高速运行，风洞试验无能为力。
[0004]因此，亟需提出一种新的气流场试验方法，以较低成本实现装置在高速气流中运行性能的检测，推动飞行器、高铁、风电等高速运动设备检测与制造的发展。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种主动旋转式气流场试验系统，该系统中通过特定结构的均流加速涵道保证试验段内的流场均质。而且，通过该系统，能够对应使用一种新的气流场试验方法，以较低成本实现装置在高速气流中运行性能的检测，推动飞行器、高铁、风电等高速运动设备检测与制造的发展。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：<br/>[0007]一种主动旋转式气流场试验系统，包括均流加速涵道和用于控制所述均流加速涵道绕中心轴线转动的旋转机构，所述均流加速涵道包括依次连通的收缩段、试验段和扩散段，其中：
[0008]所述收缩段的截面面积沿进风方向逐渐减小；
[0009]所述试验段为圆筒型通风结构，用于放置试品；
[0010]所述扩散段的截面面积沿进风方向逐渐增大；
[0011]所述圆筒型通风结构的所有中心平面中，与所述中心轴线垂直的中心平面为第一基准面，所述收缩段、所述试验段和所述扩散段均为以所述第一基准面为对称中心面的对称结构；
[0012]所述圆筒型通风结构的所有中心平面中，与所述中心轴线平行的中心平面为第二基准面，所述收缩段的进风端口被所述第二基准面划分为相对靠近所述中心轴线的进风内侧边和相对远离所述中心轴线的进风外侧边，所述进风内侧边的中点到所述第二基准面的距离为所述进风内侧边中任一点到所述第二基准面的距离中的最大值，所述进风外侧边的
中点到所述第二基准面的距离为所述进风外侧边中任一点到所述第二基准面的距离中的最大值b，b＜a。
[0013]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，还包括均流蜂窝器，所述均流蜂窝器为圆形板状结构，其圆形端面上设置有多个通风孔；
[0014]所述均流蜂窝器嵌套设置在所述收缩段和所述试验段的相接处，在与所述中心轴线垂直且逐渐远离所述中心轴线的方向上，所述均流蜂窝器的厚度逐渐增大。
[0015]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述扩散段的出风端口被所述第二基准面划分为相对靠近所述中心轴线的出风内侧边和相对远离所述中心轴线的出风外侧边，所述出风内侧边的中点到所述第二基准面的距离为所述出风内侧边中任一点到所述第二基准面的距离中的最大值c，所述出风外侧边的中点到所述第二基准面的距离为所述出风外侧边中任一点到所述第二基准面的距离中的最大值d，d＜c。
[0016]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述旋转机构包括旋转主轴、圆形导轨、传动连杆、第一滑台，其中：
[0017]所述旋转主轴位于所述圆形导轨的圆心；
[0018]所述传动连杆与所述旋转主轴垂直固连；
[0019]所述第一滑台与所述圆形导轨配合，且与所述传动连杆固连；
[0020]所述均流加速涵道与所述第一滑台固连。
[0021]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，还包括第二滑台和动平衡装置，其中：
[0022]所述动平衡装置与所述第二滑台固连；
[0023]所述第二滑台与所述圆形导轨配合，所述第二滑台和所述第一滑台分别固连设置在所述传动连杆的两端。
[0024]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述圆形导轨包括同轴布置且形状相同的第一圆形导轨和第二圆形导轨，其中：
[0025]所述第一圆形导轨和所述第二圆形导轨分别设置有所述第一滑台，两个所述第一滑台之间固连设置有第一支撑杆，所述均流加速涵道通过第一支撑架固连设置在所述第一支撑杆的径向外侧。
[0026]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述第一圆形导轨和所述第二圆形导轨分别设置有所述第二滑台，每个所述第二滑台分别设置有所述动平衡装置。
[0027]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述第一圆形导轨和所述第二圆形导轨分别设置有所述第二滑台，两个所述第二滑台之间固连设置有第二支撑杆，所述动平衡装置通过第二支撑架固连设置在所述第二支撑杆的径向外侧。
[0028]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均为绝缘支撑杆。
[0029]可选地，在上述主动旋转式气流场试验系统中，还包括用于形成密闭试验空间的密封罩体。
[0030]从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的主动旋转式气流场试验系统中，不仅通过旋转机构为试品提供高速运行环境，而且，所采用的均流加速涵道具有特定结构，能够抵消试品旋转运动时内外圈速度差异，保证试验段内的流场均质，从而使试品周围流场更接
近实际产品工作环境，有助于提高实验精度。通过该主动旋转式气流场试验系统，能够对应使用一种新的气流场试验方法，以较低成本实现装置在高速气流中运行性能的检测，推动飞行器、高铁、风电等高速运动设备检测与制造的发展。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0032]图1为本专利技术第一具体实施例提供的均流加速涵道和旋转机构的组合结构俯视图；
[0033]图2为本专利技术第一具体实施例提供的安装有均流蜂窝器和试验件的均流加速涵道的轴测图；
[0034]图3为本专利技术第一具体实施例提供的安装有均流蜂窝器和试验件的均流加速涵道的主视图；
[0035]图4为本专利技术第一具体实施例提供的安装有均流蜂窝器和试验件的均流加速涵道的俯视图；
[0036]图5为本专利技术第一具体实施例提供的安装有均流蜂窝器和试验件的均流加速涵道的左视图；
[0037]图6为本专利技术第一具体实施例提供的均流蜂窝器的结构示意图；
[0038]图7为本专利技术第一具体实施例提供的主动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动旋转式气流场试验系统，其特征在于，包括均流加速涵道(2)和用于控制所述均流加速涵道(2)绕中心轴线L0转动的旋转机构，所述均流加速涵道(2)包括依次连通的收缩段(21)、试验段(22)和扩散段(23)，其中：所述收缩段(21)的截面面积沿进风方向逐渐减小；所述试验段(22)为圆筒型通风结构，用于放置试品；所述扩散段(23)的截面面积沿进风方向逐渐增大；所述圆筒型通风结构的所有中心平面中，与所述中心轴线L0垂直的中心平面为第一基准面S1，所述收缩段(21)、所述试验段(22)和所述扩散段(23)均为以所述第一基准面S1为对称中心面的对称结构；所述圆筒型通风结构的所有中心平面中，与所述中心轴线L0平行的中心平面为第二基准面S1，所述收缩段(21)的进风端口被所述第二基准面S1划分为相对靠近所述中心轴线L0的进风内侧边(211)和相对远离所述中心轴线L0的进风外侧边(212)，所述进风内侧边(211)的中点到所述第二基准面S1的距离为所述进风内侧边(211)中任一点到所述第二基准面S1的距离中的最大值a，所述进风外侧边的中点到所述第二基准面S1的距离为所述进风外侧边中任一点到所述第二基准面S1的距离中的最大值b，b＜a。2.根据权利要求1所述的主动旋转式气流场试验系统，其特征在于，还包括均流蜂窝器(24)，所述均流蜂窝器(24)为圆形板状结构，其圆形端面上设置有多个通风孔；所述均流蜂窝器(24)嵌套设置在所述收缩段(21)和所述试验段(22)的相接处，在与所述中心轴线L0垂直且逐渐远离所述中心轴线L0的方向上，所述均流蜂窝器(24)的厚度逐渐增大。3.根据权利要求1所述的主动旋转式气流场试验系统，其特征在于，所述扩散段(23)的出风端口被所述第二基准面S1划分为相对靠近所述中心轴线L0的出风内侧边(231)和相对远离所述中心轴线L0的出风外侧边(232)，所述出风内侧边(231)的中点到所述第二基准面S1的距离为所述出风内侧边(231)中任一点到所述第二基准面S1的距离中的最大值c，所述出风外侧边(232)的中点到所述第二基准面S1的距离为所述出风外侧边(232)中任一点到所述第二...

【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：