CN102023080A - 一种可视化微型风洞试验台 - Google Patents

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杨卫民
彭威
丁玉梅
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Abstract

本发明涉及一种可视化微型风洞试验台，属于一种模拟试验装置，该装置的透明空间壳体通过进口锥形过渡段及出口锥形过渡段分别与气体进口管道和气体出口管道相连，透明空间壳体内安装有支撑平台，支撑平台可用于固定并支撑进行风洞试验的一定比例试验模型，支撑平台下部与水平力传感器和竖直力传感器相连，气体进口管道安装有进气调节阀，进口锥形过渡段内安装有风速仪，气体进口管道与储存压缩空气的储气瓶相连，通过改变进气调节阀的开度可在透明空间壳体内形成所需风洞，可直接观察一定比例试验模型在风洞中的受力情况，并可读出模型在风洞中受到的水平力和竖直力。本发明所涉及的装置结构轻巧，易于操作，并便于与CAE模拟实验进行对比分析。

Description

一种可视化微型风洞试验台
技术领域
本发明涉及一种用于汽车、火车、飞机、地铁列车等的流体动力性能测试的风洞试验装置，属于一种模拟试验装置。
背景技术
在汽车、火车、飞机、地铁列车等的设计过程中，空气动力学指标是一项重要参数，它对设计对象的动力性、经济性、操纵稳定性等有着极其重要的影响。空气动力学的研究主要有两种方法，一种是利用CFD方法进行数值模拟，另一种则是进行风洞试验。在风洞试验法中，常使用风洞来产生一段气体均匀流动的区域，在这段区域内模拟汽车、火车、飞机、地铁列车等在高速行驶时所受的空气阻力作用。建立一个大规模的汽车风洞耗资巨大，风洞试验周期也较长，一般的学校和科研院所难以具备进行风洞试验的条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种可视化微型风洞试验台装置，通过控制压缩气体进入装置时的流速和流量形成风力场，对按照一定比例制作的试验模型进行等比例的风洞试验，降低风洞试验的成本并实现风洞试验的可视化。
本发明所采用的技术方案是：一种可视化微型风洞试验台装置，主要包括透明空间壳体、进口锥形过渡段、出口锥形过渡段、气体进口管道、气体出口管道、支撑平台、一定比例试验模型、水平力传感器、竖直力传感器、进气调节阀、风速仪和储气瓶，透明空间壳体通过进口锥形过渡段及出口锥形过渡段分别与气体进口管道和气体出口管道相连，透明空间壳体内安装有支撑平台，一定比例试验模型固定并支撑在支撑平台上，支撑平台下部与水平力传感器和竖直力传感器相连，气体进口管道安装有进气调节阀，用于调节气体的流速及流量，进口锥形过渡段内安装有风速仪，气体进口管道与储存压缩空气的储气瓶相连。
本发明一种可视化微型风洞试验台装置，其透明空间壳体可以为圆柱形、圆锥形或者立方体形。
本发明一种可视化微型风洞试验台装置，支撑平台有沿其中心转动的结构，支撑平台下部安装扭矩传感器等其他多种测试装置，用以测试一定比例模型与风速成一定角度时的受力情况。
本发明一种可视化微型风洞试验台装置，一定比例模型可以是汽车模型、火车模型、飞机模型或地铁列车模型，也可以为摩天大楼等的建筑模型，模型更换容易，适用的测试范围宽。
本发明一种可视化微型风洞试验台装置，其透明空间壳体由玻璃、透明塑料等材料制成，透明塑料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)等。
本发明一种可视化微型风洞试验台装置，其气体进口管道前装有温度调节箱，可调节进入气体的温度，以模拟不同温度条件下气流对试验模型的作用。
本发明的有益效果是：本发明的装置，可以直观地显示试验模型在风洞中的受力情况及其变化，将风洞装置小型化，通过控制所通入压缩空气的流速和流量来实现对风洞中空气流场的控制，降低了进行风洞试验的成本，结构轻巧，易于操作，并便于与CAE模拟实验进行对比分析。另外，利用这种装置进行模拟试验，所获得的数据，为新品汽车、火车、飞机、地铁列车的设计、开发提供了第一手资料。
附图说明
图1是本发明一种可视化微型风洞试验台的结构示意图。
图中，1-透明空间壳体，2-进口锥形过渡段，3-出口锥形过渡段，4-气体进口管道，5-气体出口管道，6-支撑平台，7-一定比例试验模型，8-水平力传感器，9-竖直力传感器，10-进气调节阀，11-风速仪，12-储气瓶，13-温度调节箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
参照图1，可视化微型风洞试验台装置包括一个透明空间壳体1，透明空间壳体1通过进口锥形过渡段2及出口锥形过渡段3分别与气体进口管道4和气体出口管道5相连，透明空间壳体1内安装有支撑平台6，支撑平台6可用于固定和支撑进行风洞试验的一定比例试验模型7，支撑平台6下部与水平力传感器8和竖直力传感器9相连，气体进口管道4安装有进气调节阀10，进口锥形过渡段2内安装有风速仪11，气体进口管道与储存压缩空气的储气瓶12相连。
所述透明空间壳体1可以为圆柱形、圆锥形或者立方体形，可由玻璃、透明塑料等材料制成。
所述支撑平台6可以转动，支撑平台6下部还可以安装扭矩传感器，用以测试一定比例模型与风速成一定角度时的受力情况。
所述一定比例模型7可以是汽车模型、火车模型、飞机模型或地铁列车模型，也可以为摩天大楼等的建筑模型，模型更换容易，适用的测试范围宽。
所述气体进口管道4前装有温度调节箱13，可调节进入气体的温度，以模拟不同温度条件下气流对试验模型的作用。
本发明的工作原理是：进行风洞试验前计算一定比例试验模型7所受风力场的空气流速，将一定比例试验模型7固定于支撑平台6上，将气体进口管道4与压缩空气储气瓶12相连，打开进气调节阀10，使压缩空气进入透明空间壳体1内，改变进气调节阀10的开度使风速仪11测得的空气流速与计算值相符，通过透明空间壳体1观察一定比例试验模型7受到压缩空气作用时的变化，由于压缩空气在透明空间壳体1内流动形成风力场的作用，一定比例试验模型7在水平和竖直方向上的受力均会发生变化，可以分别通过水平力传感器8和竖直力传感器9读出一定比例试验模型7在风洞中所受水平力和竖直力的变化情况。为对模型在一定温度气流作用下的情况进行研究，还可以在气体进口管道4之前安装温度调节箱13，调节进入透明空间壳体1的气流温度，从而实现对试验模型进行不同温度下的风洞试验。

Claims (6)

1.一种可视化微型风洞试验台，其特征在于，主要包括透明空间壳体、进口锥形过渡段、出口锥形过渡段、气体进口管道、气体出口管道、支撑平台、一定比例试验模型、水平力传感器、竖直力传感器、进气调节阀、风速仪和储气瓶，透明空间壳体通过进口锥形过渡段及出口锥形过渡段分别与气体进口管道和气体出口管道相连，透明空间壳体内安装有支撑平台，一定比例试验模型固定并支撑在支撑平台上，支撑平台下部与水平力传感器和竖直力传感器相连，气体进口管道安装有进气调节阀，进口锥形过渡段内安装有风速仪，气体进口管道与储存压缩空气的储气瓶相连。
2.根据权利要求1所述的一种可视化微型风洞试验台，其特征在于：透明空间壳体为圆柱形、圆锥形或者立方体形。
3.根据权利要求1所述的一种可视化微型风洞试验台，其特征在于：透明空间壳体由玻璃或透明塑料材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种可视化微型风洞试验台，其特征在于：支撑平台有沿其中心转动的结构，支撑平台下部安装扭矩传感器。
5.根据权利要求1所述的一种可视化微型风洞试验台，其特征在于：气体进口管道前装有温度调节箱。
6.根据权利要求1所述的一种可视化微型风洞试验台，其特征在于：一定比例模型是汽车模型、火车模型、飞机模型或地铁列车模型，亦或建筑模型。
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