CN110763422A - 一种综合式风洞测试系统 - Google Patents

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郭春雨
徐菁菁
韩阳
王超
赵大刚
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    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种综合式风洞测试系统,属于风洞实验技术领域；包括控制器(1)、控制粒子发生器(2)、示踪粒子布撒装置(3)、风机(4)、防分离网(5)、蜂窝器(7)、阻尼网(8)、与风洞；所述控控制粒子发生器(2)与制器(1)连接，再安装在示踪粒子布撒装置(3)上；风机(4)安装在风洞内部，并安装在示踪粒子布撒装置(3)右侧；然后防分离网(5)安装在风机(4)前方；再在风洞中部依次安装上蜂窝器(7)、阻尼网(8)。本发明将PIV测试技术与风洞试验相结合，能够方便高效地在风洞试验中应用PIV测试技进行流场测量；还可通过灵活改变待测截面，获得完整的待测流场信息。

Description

一种综合式风洞测试系统
技术领域
本发明涉及风洞实验技术领域，具体涉及一种综合式风洞测试系统。
背景技术
风洞试验可以应用于飞行器的研制及飞行器和舰船舰面空气流场的耦合研究中。舰船舰面空气流场是舰载机起降的环境条件，由于舰面突起建筑的诱导作用，舰面流场十分复杂，直接影响到舰载机的操稳特性以及飞行安全。所以对于舰船舰面空气流场的试验研究至关重要。由于舰船舰面的空气流场中大多数情况下空气是低速流动，所以可以应用低速直流式风洞及PIV测试技术对舰船舰面空气流场进行研究。同时，在螺旋桨的性能研究中，螺旋桨低速转动工况的机翼研究也可应用低速直流式风洞及PIV测试技术。PIV试验为非接触测量试验，该方法测量区域广，能在同一瞬态下记录下大量空间点上的速度分部信息，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性。将PIV测试技术与风洞试验相结合可以更好地捕捉精细流场的流动特性，对飞行器的研制，螺旋桨的性能研究及舰船舰面空气流场特性研究等有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合式风洞测试系统，通过均匀布撒示踪粒子，灵活改变待测截面，可以捕捉粒子分布效果很好的图像，经过PIV图像后处理可得到较为理想的流场矢量分布图，从而获得完整的待测流场信息。本发明将PIV测试技术与风洞试验相结合，能够方便高效地在风洞试验中应用PIV测试技进行流场测量。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种综合式风洞测试系统，包括控制器1、控制粒子发生器2、示踪粒子布撒装置3、风机4、防分离网5、蜂窝器7、阻尼网8、与风洞；所述控控制粒子发生器2与制器1连接，再安装在示踪粒子布撒装置3上；风机4安装在风洞内部，并安装在示踪粒子布撒装置3右侧；然后防分离网5安装在风机4前方；再在风洞中部依次安装上蜂窝器7、阻尼网8。
所述风洞包括扩散段6、稳定段9收缩段10、试验段11与扩压段15；所述扩散段6、稳定段9收缩段10、试验段11与扩压段15分别依次连接。
所述试验段11包括高速摄像机12、模型支架13与升降台14；所述模型支架13安装在试验段11顶部，升降台14安装在试验段11底部；高速摄像机12环绕在模型支架与升降台四周，并固定在试验段11上。
本发明提出了一种综合式风洞测试系统，具有以下优点：
1、本发明将PIV测试技术与风洞试验相结合，能够方便高效地在风洞试验中应用PIV测试技进行流场测量。
2、本发明可通过通过均匀布撒示踪粒子，灵活改变待测截面，可以捕捉粒子分布效果很好的图像，经过PIV图像后处理可得到较为理想的流场矢量分布图，从而获得完整的待测流场信息。
附图说明
图1为PIV示踪粒子布撒装置结构示意图；
图2为综合式风洞测试系统结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种综合式风洞测试系统，包括控制器、烟雾发生器、PIV示踪粒子布撒装置、风机、防分离网、蜂窝器、阻尼网、模型支架、分度盘、激光器、高速摄像机等主要部件。通过控制器使烟雾发生器及风洞开始工作，示踪粒子通过布撒装置进入风洞，使用防分离网、蜂窝器及阻尼网将气流进行整流、导直及稳流，在风洞的试验段设置了模型支架和升降台可供固定模型和调整模型角度来进行试验，同时在试验段设置了可拆卸的高速摄像机供PIV测试使用。本发明加工制作工艺简单，操作简便。将PIV测试技术与风洞试验相结合，可通过调节高速摄像机和激光器的位置来捕捉不同截面的流畅信息，从而获得全方位的待测流场流动信息，并且解决了PIV示踪粒子的布撒问题，在不扰乱流场的情况下可以有效捕捉空气流场特性。本发明也可应用于普通的风洞试验。
下面结合附图对本发明做进一步描述：
实施例1：
综合式风洞测试系统包括控制器、烟雾发生器、PIV示踪粒子布撒装置、风机、防分离网、蜂窝器、阻尼网、模型支架、分度盘、激光器、高速摄像机等主要部件。通过控制器使烟雾发生器及风洞开始工作，通过调节烟雾发生器注入气流流量计流量值得到不同气流流量下适合PIV图像处理的示踪粒子布撒浓度及流量。示踪粒子通过布撒装置进入风洞，使用防分离网、蜂窝器及阻尼网将气流进行整流、导直及稳流。如图1所示，PIV示踪粒子的布撒装置由若干树脂细管构成，在不扰乱流场的情况下，布撒装置能够尽可能地使示踪粒子布撒均匀。
在风洞的试验段设置了模型支架和升降台可供固定模型和调整模型角度来进行试验，使试验更加灵活、完整。在试验段装置的模型升降台为分度盘，可根据试验要求改变模型角度，以测得不同风向角下的流场信息。同时在试验段设置了可拆卸的高速摄像机供PIV测试使用。激光器在风洞外部提供片光源，以照亮示踪粒子进行试验，通过改变激光器的位置可捕捉同一试验下不同截面的流场信息，使试验获得的数据更加完整。同时整个实验装置也可应用于普通风洞试验。
如图2所示，控制器1控制粒子发生器2和风机4，示踪粒子通过密闭管路导入示踪粒子布撒装置3，气流经过风洞扩散段6及防分离网5进入稳定段9，经过蜂窝器7和阻尼网8进入收缩段10，在试验段11进行PIV测量试验，可通过模型支架13或升降台14固定模型，最终到达扩压段15。试验过程中通过高速摄像机12采集图像，及应用激光器提供片光源。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种综合式风洞测试系统，其特征在于，包括控制器(1)、控制粒子发生器(2)、示踪粒子布撒装置(3)、风机(4)、防分离网(5)、蜂窝器(7)、阻尼网(8)、与风洞；所述控控制粒子发生器(2)与制器(1)连接，再安装在示踪粒子布撒装置(3)上；风机(4)安装在风洞内部，并安装在示踪粒子布撒装置(3)右侧；然后防分离网(5)安装在风机(4)前方；再在风洞中部依次安装上蜂窝器(7)、阻尼网(8)。
2.根据权利要求1所述的一种综合式风洞测试系统，其特征在于，所述风洞包括扩散段(6)、稳定段(9)收缩段(10)、试验段(11)与扩压段(15)；所述扩散段(6)、稳定段(9)收缩段(10)、试验段(11)与扩压段(15)分别依次连接。
3.根据权利要求2所述的一种综合式风洞测试系统，其特征在于，所述试验段(11)包括高速摄像机(12)、模型支架(13)与升降台(14)；所述模型支架(13)安装在试验段(11)顶部，升降台(14)安装在试验段(11)底部；高速摄像机(12)环绕在模型支架与升降台四周，并固定在试验段(11)上。
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