CN110017963B - 模块化多功能大气边界层风洞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模块化多功能大气边界层风洞，该风洞可通过变换各段位置改变风洞功能。该模块化多功能大气边界层风洞，包括依次设置的出口扩散段、收缩段、试验段、稳定与收缩段、入口扩散段和动力段，各段接口相适配并密封连接，还设有第一平移机构，所述试验段设置在第一平移机构上，第一平移机构上还设有替换试验段，所述替换试验段的两端接口与试验段口径相当；当风洞变换时，通过第一平移机构用替换试验段替换所述试验段。通过第一平移机构可以对试验段进行更换，不同的试验段中部的口径变化可以改变气流的速度。通过第二双向移动机构可进行直流吹式大气边界层风洞与直流吸式大气边界层风洞进行变换，满足不同风洞试验的要求。
Description
技术领域
本发明涉及风工程技术领域，尤其涉及一种吹式主动增流大气边界层风洞。
背景技术
边界层风洞按照气流的流动方向又可以分为吹出式风洞和吸入式风洞:吹出式风洞是以风机吹出的气流作为风洞的流动介质;而吸入式风洞则是通过风叶机片旋转形成的低压区,将空气吸入形成气流。两种风洞应用范围都很广,吸入式风洞由于风机在洞体末端,只能进行绕流、流场测定等非扬沙的风洞试验;吹出式风洞不仅可以进行上述非扬沙风洞试验,还可以进行沙粒的起动风速、输沙率等扬沙试验。
现有大气边界层风洞一般包括出口扩散段、收缩段、试验段、稳定与收缩段、入口扩散段和动力段，各段依次密封连接。由于一套大气边界层风洞装置成本较费，价格大约几百万，为了满足不同的试验要求，需有设计多种大气边界层风洞，造段较高，所以有必要考虑设计一种多功能的风洞，以便满足多种风洞试验需求。
发明内容
基于现有技术中存在的不足，本发明提供一种模块化多功能大气边界层风洞，该风洞可通过变换各段位置改变风洞功能。
为解决上述问题，现提出的方案如下：
一种模块化多功能大气边界层风洞，包括依次设置的出口扩散段、收缩段、试验段、稳定与收缩段、入口扩散段和动力段，各段接口相适配并密封连接，
还设有第一平移机构，所述试验段设置在第一平移机构上，第一平移机构上还设有替换试验段，所述替换试验段的两端接口与试验段口径相当；当风洞变换时，通过第一平移机构用替换试验段替换所述试验段。
优选地，所述替换试验段采用中部口径扩大或中部口径缩小的结构。
优选地，所述第一平移机构采用直线导轨设计，适配地在所述试验段和替换试验段的底部均设有滚轮。
优选地，还设有换向机构，包括分别由风洞主体两侧向外延伸的直线导轨，以及分别与两端直线导轨呈近人字形交叉的弧形导轨，风洞主体一端的直线导轨至少由入口扩散段开始铺设，风洞主体另一端的直线导轨至少由出口扩散段开始铺设；
当风洞变换时，所述动力段由风洞主体的一端经换向机构的直线导轨和弧形导轨平移至另一端，实现风洞的吹式至吸式的变换；
同时，所述入口扩散段还设置在第二平移机构上，当风洞变换时，入口扩散段通过第二平移机构切出工作段；所述出口扩散段还设置在第三平移机构上，当风洞变换时，出口扩散段通过第三平移机构切出工作段。
优选地，所述动力段底部设有组滚轮，并与换向机构的直线导轨和弧形导轨配合。
优选地，所述第三平移机构采用直线导轨，适配地在所述入口扩散段底部设置滚轮结构。
优选地，所述第一平移机构的直线导轨、第二平移机构的直线导轨和第三平移机构的直线导轨均垂直于风洞主体设置。
优选地，所述滚轮均设有锁紧装置。
优选地，直线导轨和弧形导轨采用与地面水平的嵌入式结构。
优选地，还配备有牵引装置。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
1、本发明的模块化多功能大气边界层风洞，通过第一平移机构可以对试验段进行更换，不同的试验段中部的口径变化可以改变气流的速度，从而满足不同的试验标准要求。
2、本发明的换向机构的设计，可以改变大气边界层风洞的工作方式，可以对直流吹式大气边界层风洞与直流吸式大气边界层风洞进行变换，满足不同风洞试验的要求。从而实现了一风洞多功能的要求，大大降低了风洞建造的成本。
、本发明通过第二平移机构的设计，用于入口扩散段的切入切出，第三平移机构的设计，用于出口扩散段的切入切出，以更好的满足风洞试验要求。
、本发明通过滚轮与导轨配合的结构方式，使用方便，制造成本低。并且采用嵌入式轨道设计，不影响地面的正常使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。
图1为实施例中直流吹式大气边界层风洞的结构示意图（也作摘要附图）；
图2为实施例中变换试验段的直流吹式大气边界层风洞结构示意图；
图3为实施例中吹式变换为吸式风洞的示意图；
图4为实施例中变换为直流吸式大气边界层风洞的结构示意图；
图5为实施例中动力段的结构示意图；
图中：101动力段、102收缩段、103试验段、104稳定与收缩段、105出口扩散段、106替换试验段、107入口扩散段、108直线导轨、109弧形导轨、110阻尼网、111蜂窝器、120后端风机罩、121止旋片、122风扇、123前端风机罩、112-114为直线导轨、115和116为直线导轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明的模块化多功能大气边界层风洞，包括依次设置的出口扩散段、收缩段、试验段、稳定与收缩段、入口扩散段和动力段，各段接口相适配并密封连接，该风洞为直流吹式大气边界层风洞。
该风洞还设有替换试验段和第一平移机构。替换试验段和试验段设置在第一平移机构上。替换试验段的两端接口与试验段口径相当，以便于替换连接。当风洞需要变换时，通过第一平移机构将替换试验段来替换试验段。
替换试验段可采用中部口径缩小的结构形式。第一平移机构采用直线导轨设计，适配地在试验段和替换试验段的底部均设有滚轮。第一平移机构的直线导轨一般垂直于风洞主体设置。
当需要更换试验段时，将试验段103两端相连螺栓解开后通过直线导轨108将其移出风洞主体，再将替换试验段106移至试验段原来位置，两端再用螺栓相连。此时，原来试验段尺寸变为小尺寸试验段，其目的在与替换后可以在动力段101输出功率相同的基础上，提高验段内气流的通过速度，使第二试验段的风速达到更高标准的需求。变换后结构如图2所示，仍为该风洞为直流吹式大气边界层风洞。
本例通过滚轮和直线导轨将试验段推出（切出），将替换试验段推入（切入），实现试验段的更换。同样也可以切回。
实施例2
如图3、图4所示，本例为由直流吹式变换为直流吸式大气边界层风洞的例子。
可选地，设有换向机构，由风洞主体两端向外引出的直线导轨115、116，以及分别与两端直线导轨呈近人字形交叉的弧形导轨109，风洞主体一端的直线导轨115至少由入口扩散段开始向外铺设，风洞主体另一端的直线导轨116至少由出口扩散段开始向外铺设；
当风洞变换时，动力段由风洞主体的一端经换向机构的直线导轨和弧形导轨109平移至另一端，实现风洞的吹式至吸式的变换；
同时，入口扩散段107还设置在第二平移机构上，当风洞变换时，入口扩散段通过第二平移机构切出工作段；
同时，出口扩散段105还设置在第三平移机构上，当风洞变换前，出口扩散段通过第三平移机构先切出工作段，留出位置给动力段。
第二平移机构的直线导轨和第三平移机构的直线导轨均垂直于风洞主体设置。换向机构的直线导轨与风洞主体同向。
当风洞需要变换时，松开螺栓，入口扩散段107由直线导轨114切出，动力段101沿风洞入口端的直线导轨115移出，经近人字形交叉转移至弧形导轨109，之后沿弧形导轨109移至风洞出口端，再变轨至由风洞出口端的直线导轨116，近而移入工作段，并与收缩段102密封连接，并锁紧螺栓；动力段与收缩段接口相适配；
同时，入口扩散段105设置在第三平移机构上，当动力段移至风洞出口端时，松开螺栓，入口扩散段通过第三平移机构切出工作段。此时，风洞变换为直流吸式大气边界层风洞。
实施例3
可选地，如图3所示，本申请的另一实施例中，动力段底部设有四组滚轮，四组滚轮分别与跨设在两根平行的直线导轨上；先沿两根平行直线导轨移时，移至与弧形导轨连接处时，滚轮交叉处过渡变轨，转移至弧形导轨并沿弧形导轨移至另一端，再进行变轨至直线导轨，进而实现动力段的换向，进行风洞的吹式和吸式的变换。
实施例4
可选地，本申请的另一实施例中，第二平移机构采用两根直线导轨114，和入口扩散段底部设置滚轮的结构，通过直线导轨和滚轮结构实现扩散段的切入切出。
实施例5
可选地，本申请的另一实施例中，第一平移机构、第二平移机构、第三平移机构、及换向机构中，直线导轨以及弧形导轨均采用与地面水平的嵌入式结构。这样方便使用，也不妨障地面的正常使用。
实施例6
可选地，本申请的另一实施例中，各滚轮均设有锁紧装置，锁紧装置用于变换化各段的固定和定位。
实施例7
可选地，本申请的另一实施例中，还配备有牵引装置，用于风洞变换时各段的牵引。
实施例8
如图5所示，各风洞结构中，动力段的具体结构如下：动力段101中设置有前端风机罩123、后端风机罩120、风扇122、止旋片121。风扇122位于风机的前端。基于风扇122位置以及气流流向将风机罩子分为前端风机罩123和后端风机罩120。后端风机罩120外侧设置有止旋片121。动力段101的后端风机罩120上的止旋片121可以作为支架，起到支撑风机和风扇122以及罩子的作用。可选地，后端风机罩120外侧沿风机径向上设置多个止旋片121。
稳定与收缩段104的等径向段设置有蜂窝器111和阻尼网110，用于将上游不稳定的气流整流成小涡的气流。
Claims (7)
1.一种模块化多功能大气边界层风洞，包括依次设置的出口扩散段、收缩段、试验段、稳定与收缩段、入口扩散段和动力段，各段接口相适配并密封连接，其特征在于：
还设有第一平移机构，所述试验段设置在第一平移机构上，第一平移机构上还设有替换试验段，所述替换试验段的两端接口与试验段口径相当；当风洞变换时，通过第一平移机构用替换试验段替换所述试验段；
所述替换试验段采用中部口径扩大或中部口径缩小的结构；
所述第一平移机构采用直线导轨设计，适配地，在所述试验段和替换试验段的底部均设有滚轮；
还设有换向机构，包括分别由风洞主体两侧向外延伸的直线导轨，以及分别与两端直线导轨呈近人字形交叉的弧形导轨，风洞主体一端的直线导轨至少由入口扩散段开始铺设，风洞主体另一端的直线导轨至少由出口扩散段开始铺设；
当风洞变换时，所述动力段由风洞主体的一端经换向机构的直线导轨和弧形导轨平移至另一端，实现风洞的吹式至吸式的变换；
同时，所述入口扩散段还设置在第二平移机构上，当风洞变换时，入口扩散段通过第二平移机构切出工作段；所述出口扩散段还设置在第三平移机构上，当风洞变换时，出口扩散段通过第三平移机构切出工作段。
2.根据权利要求1所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：所述动力段底部设有组滚轮，并与换向机构的直线导轨和弧形导轨配合。
3.根据权利要求1所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：所述第三平移机构采用直线导轨，适配地在所述入口扩散段底部设置滚轮结构。
4.根据权利要求3所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：所述第一平移机构的直线导轨、第二平移机构的直线导轨和第三平移机构的直线导轨均垂直于风洞主体设置。
5.根据权利要求3所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：所述滚轮均设有锁紧装置。
6.根据权利要求5所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：直线导轨和弧形导轨采用与地面水平的嵌入式结构。
7.根据权利要求6所述模块化多功能大气边界层风洞，其特征在于：还配备有牵引装置。
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