CN104316286B - 一种旋翼气动试验台低湍流度设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种旋翼气动试验台低湍流度设计方法，属于一种直流开口式低速风洞设计技术领域。其特征在于，进气室(1)采用弧形设计并安装格栅(2)，稳定段(3)入口采用喇叭开口形状设计并安装整流装置—蜂窝器(4)和阻尼网(5)，收缩段(6)选用合适的收缩曲线类型和收缩比，收缩段后布置等直段(7)。本发明的有益效果：采用进气室平直气流，稳定段分割打散漩涡，收缩段加速气流，平直段稳定气流的方法，对气流从外界环境到试验段的各个阶段进行均匀性和降低湍流度处理，大大降低了旋翼气动试验台在低速吹风状态的气流湍流度。
Description
技术领域
本普通发明属于一种直流开口式低速风洞设计技术领域。
背景技术
旋翼气动试验台是为完成直升机吹风试验而设计的直流开口式低速风洞，由洞体、动力系统、风扇、驻室(试验段)和辅助系统等部分组成，工作时由电机驱动风扇，带动外界空气从进气室流经稳定段、收缩段，到达试验段，然后由集气段、扩散段、动力段和排气段排出到外界环境。旋翼气动试验台主要功能是为旋翼/机身模型吹风试验提供稳定的、满足试验要求的流场，而低湍流度指标是流场品质的一个重要指标。在试验过程中，气流的湍流度指标容易受外界大气条件的影响，低风速状态尤为严重。目前国内大型风洞稳定的吹风风速在10m/s以上，其湍流度指标是针对中高吹风速度，而旋翼气动试验台为直升机专用低速风洞，5m/s～10m/s的低风速为常用试验风速。因此有必要根据旋翼气动试验台的要求，分析影响湍流度的因素，综合采用多种低湍流度设计技术来保证试验段气流湍流度达到或者优于ε≤0.2％的设计要求。
发明内容
本发明的目的：
本发明的目的：提供一种旋翼气动试验台低湍流度设计技术，采用本技术方案设计的旋翼气动试验台可以大大降低了试验段气流的湍流度。
本发明的技术方案：
一种旋翼气动试验台低湍流度设计方法，进气室1采用弧形设计并安装格栅2，稳定段3入口采用喇叭开口形状设计并安装整流装置—蜂窝器4和阻尼网5，收缩段6选用合适的收缩曲线类型和收缩比，收缩段后布置等直段7。
所述在稳定段3入口安装整流装置的具体方法为：在稳定段3内入口安装蜂窝器4导直气流和分割气流中的大漩涡，蜂窝器4的通道选用正六边形，长度l和通道口径MH之比l/MH＝10～14；在蜂窝器4下游安装阻尼网5降低气流的湍流度，阻尼网5开孔率β＝0.5～0.8，采用四层网结构，使得网后的气流湍流度降低到网前的10％～20％。
所述收缩段6的收缩比：稳定段与试验段截面积之比选用6～8；收缩段6型面曲线类型：收缩段6采用曲率分布较为均匀的双三次方曲线的收缩曲线，而不采用常用维辛斯基曲线，使得收缩段6后的湍流度降低到收缩段6前的1/3～1/4。
所述收缩段6后部布置了一段等直段7，长度为1.5～3m。
本发明的有益效果：采用进气室平直气流，稳定段分割打散漩涡，收缩段加速气流，平直段稳定气流的方法，对气流从外界环境到试验段的各个阶段进行均匀性和降低湍流度处理，大大降低了旋翼气动试验台在低速吹风状态的气流湍流度。
附图说明
图1旋翼气动试验台低湍流度设计结构组成图
进气室1、格栅2、稳定段3、蜂窝器4、阻尼网5、收缩段6、等直段7
具体实施方式
本方案的发明是采用以下设计方法进行设计：进气室1采用弧形设计并安装格栅2，稳定段3入口采用喇叭开口形状设计并安装整流装置—蜂窝器4和阻尼网5，收缩段6选用合适的收缩曲线类型和收缩比，收缩段后布置等直段7。
该方案具体实施设计方法分为以下几个方面：
1)进气室安装格栅
进气室1采用弧形设计，两端与稳定段3入口相连形成封闭外形，能够有效增大进气通量和减小自然风的影响；同时，在进气室1立柱之间安装条形格栅2，对外界进入的气流进行平直和整流。
2)稳定段安装整流装置
稳定段3入口采用喇叭口形状，能够更有效让进气室1内的空气进入稳定段3；同时，由于外界空气通过进气室1进入稳定段3后不仅速度和方向是不均匀的，而且湍流度也是较高的，甚至还存在大尺度的旋涡，因此本设计采取以下措施提高进入收缩段6前的气流的均匀性及降低其湍流度：
i.在稳定段3内入口安装蜂窝器4导直气流和分割气流中的大漩涡，蜂窝器4的通道选用正六边形，长度l和通道口径MH之比l/MH＝12.5；
ii.在蜂窝器4下游安装阻尼网5降低气流的湍流度，阻尼网5开孔率β＝0.56，采用四层网结构，使得四层网后的气流湍流度降低到网前的12％。
3)收缩段选用合适的收缩比和收缩曲线
收缩段6除了将气流均匀加速作用外，还有改善气流均匀性和降低湍流度的作用，其性能主要决定于收缩比和收缩段型面曲线类型。因此，本设计采用以下措施提高收缩段的性能：
i.收缩比，即稳定段3与试验段截面积之比选用7.5；
ii.收缩段6采用曲率分布较为均匀的双三次方曲线的收缩曲线，而不采用常用维辛斯基曲线，使得收缩段6后的湍流度降低到收缩段6前的1/4。
4)收缩段后布置等直段
由于收缩段6型面曲线选用双三次曲线，为了避免收缩段6出口加速度过度而影响试验段流场均匀性和湍流度，在收缩段6后部布置了一段等直段7，长度为2.5m。
Claims (2)
1.一种旋翼气动试验台低湍流度设计方法，进气室(1)采用弧形设计并安装格栅(2)，稳定段(3)入口采用喇叭开口形状设计并安装整流装置—蜂窝器(4)和阻尼网(5)，收缩段(6)选用合适的收缩曲线类型和收缩比，收缩段后布置长度为2.5m的等直段(7)，其中，阻尼网(5)开孔率β＝0.56，采用四层网结构，使得四层网后的气流湍流度降低到网前的12％。
2.根据权利要求1所述的旋翼气动试验台低湍流度设计方法，其特征在于，所述收缩段(6)的收缩比：稳定段与试验段截面积之比选用6～8；收缩段(6)型面曲线类型：收缩段(6)采用曲率分布较为均匀的双三次方曲线的收缩曲线，而不采用常用维辛斯基曲线，使得收缩段(6)后的湍流度降低到收缩段(6)前的1/3～1/4。
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