CN112268679A - 用于气动声学风洞的导流叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于气动声学风洞的导流叶片,所述导流叶片的外形为流线型,包括:流线型框架和流体吸声填充物;所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物,所述流体吸声填充物的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。通过在导流叶片的流线型框架内填充流体吸声填充物,能够确保气流转向的低阻力、均匀性,减少紊流,并且实现消声降噪的作用,降低实验舱背景噪声的分贝,从而确保风洞运行时测试出更优质、精准的数据。
Description
技术领域
本发明涉及特种设备制造技术领域,特别涉及一种专门为气动声学风洞设计的具有消声作用的导流叶片。
背景技术
气动声学风洞提供一个闭路的空气通道,产生均匀的循环空气流,其广泛应用于汽车试验中,从而对大型乘用车和轻型货车的空气动力学和空气声学进行测试。在实验条件下,实验舱喷口最高风速可达到250km/h,在140km/h的风速下,试验区背景噪声仅为58分贝。在设备整体的流道中,转角的气流导向作用尤其重要,导流叶片在转角的位置布置如图1所示。
常见的用于汽车试验风洞的导流叶片结构较为简单,只用一片钢板加工成四分之一的圆弧形板作为导流板,风速较低的情况下对流道气流影响较小。但当风速较大时,风经过叶片会产生紊流,同时风速较高时,这种导流板会产生共振,影响气流稳定,同时会增加流道中背景,干扰测试。
发明内容
本发明的目的在于提供用于气动声学风洞的导流叶片,解决现有技术中导流叶片产生共振、影响气流稳定,同时增加流道中背景、干扰测试的问题。
为达到上述目的,本发明提供了一种用于气动声学风洞的导流叶片,所述导流叶片的外形为流线型,包括:流线型框架和流体吸声填充物;
所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物,所述流体吸声填充物的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述流体吸声填充物包括吸声材料以及流体复层,所述流体复层设于所述吸声材料外表面。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述吸声材料为吸声棉。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述流体复层为闭泡防火材料。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述流线型框架包括前缘、本体和后缘整流罩;
所述前缘与所述本体的一端连接,所述后缘整流罩与所述本体的另一端连接。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述本体包括弧形板、多个隔板和两个挡板,两个所述挡板分别设置在所述弧形板的两侧,所述弧形板的两面均设有所述隔板;
所述流体吸声填充物的外层与所述隔板和所述挡板远离所述弧形板的一端固定连接。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述本体还包括直角支架,所述直角支架设置在所述隔板和所述挡板远离所述弧形板的一端,所述流体吸声填充物的外层与直角支架固定连接。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述本体还包括固定压板,用于固定所述流体吸声填充物的外层与所述直角支架。
进一步的,在上述用于气动声学风洞的导流叶片中,所述流线型框架的材质为低合金高强度钢。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的用于气动声学风洞的导流叶片外形为流线型,包括:流线型框架和流体吸声填充物;所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物,所述流体吸声填充物的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。由此,能够确保气流转向的低阻力、均匀性,减少紊流,并且实现消声降噪的作用,降低实验舱背景噪声的分贝,从而确保风洞运行时测试出更优质、精准的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一个实施例,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:
图1为风洞示意图;
图2为本发明一实施例提供的用于气动声学风洞的导流叶片的立体图;
图3为本发明一实施例提供的用于气动声学风洞的导流叶片的横截面图;
图4为本发明一实施例提供的用于气动声学风洞的导流叶片的爆炸图;
图5为图3中A处的放大图;
图6为图5中的B-B视图;
图7为本发明一实施例提供的用于气动声学风洞的导流叶片在风洞中的设置图;
图8为图7中视图A方向所示的示意图。
具体实施方式
以下结合附图2~8和具体实施方式对本发明提出的用于气动声学风洞的导流叶片作进一步详细说明。根据下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是,附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂,请参阅附图。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如背景技术所述,现有技术中的导流叶片,当风速较大时,风经过叶片会产生紊流,同时风速较高时,传统的导流板会产生共振,影响气流稳定,同时会增加流道中背景,干扰测试。为此,本发明根据空气动力学的原理,设计一种新型导流叶片,使得经过转角的气流更加平顺和均匀,噪声更低。
请参考图2-图8,本发明一实施例提供的一种用于气动声学风洞的导流叶片的外形为流线型,包括流线型框架和流体吸声填充物20;所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物20,所述流体吸声填充物20的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。
本实施例中,导流叶片的外形根据空气动力学的原理设计成流线型,具体线形可根据风速、风向、风洞尺寸和叶片的大小进行设计。
进一步的,如图3、4、6所示,所述流体吸声填充物20包括吸声材料21以及流体复层22,所述流体复层22设于所述吸声材料21的外表面,形成圆弧流体线,其外部线形根据空气动力学的原理设计成流线型,所述流体复层22即为所述流体吸声填充物2的外层,故所述流体复层22的线形与所述导流叶片的外形相匹配。
优选的,所述流体吸声填充物20内部的所述吸声材料21为吸声棉,通过设置吸声棉可进一步提高导流叶片的吸声降噪性能。吸声棉由100%聚酯纤维经高技术热压并以茧棉形状成,在125-4000HZ噪声范围内吸音系数可达到0.94;其具有良好的物理稳定性,决定了不会因温度和温度的改变而膨胀和缩小;美工刀可随意裁割、简单的拼接、边角的简单处理,造型能轻易的实现;质感柔顺、自然、高弹,在巨大的外力冲击下也不会断裂,可以承受体育场和各种运动场所内任意的撞击;同时,它具有出色阻燃防火性能。
优选的,所述流体吸声填充物20外表面的所述流体复层22可采用闭泡防火材料。例如凯门富乐斯(K-FLEX Class 1)闭泡防火材料,其性能参数如下表一所示,可见其防火性能好,能够彻底杜绝融滴现象,最大限度地降低了在火灾中的影响;导热系数低,在0℃时仅为0.035W/(m.k),闭泡内气体的导热系数低而泡体相互独立,互不连通,使得其低导热系数和高湿阻因子建立在一个坚实可靠的微观基础上;具有高湿阻因子(μ>10000)从而保证材料具有优良的抗水汽渗透性能,在使用过程中具有稳定的导热系数,延长了材料使用寿命,降低系统的长期运行费用,并且简易安装为闭泡防火材料。
表一 凯门富乐斯(K-FLEX Class 1)闭泡防火材料性能参数
进一步的,所述导流叶片的所述流线型框架作为基础形状,通常采用钢构框架材料,同时要求有较高的强度、较轻的重量,并易于加工,因此,所述流线型框架的材料优选用低合金高强度钢Q345B。
进一步的,如图2、3、4所示,所述导流叶片的线形复杂,加工要求高,为了便于加工制作,可将所述导流叶片的所述流线型框架分为三部分,即前缘12、本体和后缘整流罩13,所述前缘12与所述本体的一端连接,所述后缘整流罩13与所述本体的另一端连接。
优选的,如图3、4、5、6所示,所述本体包括弧形板111、多个隔板112和两个挡板113,两个所述挡板113分别设置在所述弧形板111的两侧,所述弧形板111的两面均设有所述隔板112;所述流体吸声填充物20的外层与所述隔板112和所述挡板113远离所述弧形板111的一端固定连接。由此,在所述弧形板111的两侧设置挡板113、两面设置隔板112,不仅能够加强所述弧形板111的强度并保证线形,同时,通过设置所述隔板112和挡板113,还可便于在将所述流体吸声填充物20填充至所述流线型框架后对二者进行固定。
进一步的,如图5、6所示,所述本体还可以包括直角支架114,所述直角支架114设置在所述隔板112和所述挡板113远离所述弧形板111的一端,所述流体吸声填充物20的外层与直角支架114固定连接。由此,通过设置所述直角支架114,可便于将所述流体吸声填充物20的外层与所述流线型框架进行固定连接,且增加了所述流体吸声填充物20的外层与所述流线型框架的连接面积。
进一步的,如图4、5、6所示,所述本体还可以包括固定压板115,用于固定所述流体吸声填充物20的外层与所述直角支架114。具体的,所述固定压板115和所述直角支架114上均设有铆钉孔116,将铆钉117(例如扁平头抽芯铆钉)依次穿过所述固定压板115上的铆钉孔、所述流体吸声填充物20的外层和所述直角支架114上的铆钉孔,可将所述固定压板115、所述流体吸声填充物20的外层和所述直角支架114三者进行固定连接。由此,通过设置所述固定压板115,可加强所述流体吸声填充物20的外层和所述直角支架114之间的固定关系。
其中,所述前缘12和所述后缘整流罩13的线形变化大,需单独制作,再与所述本体合拢,所述前缘12和所述后缘整流罩13可用3mm薄板制作,并用加强板固定其形状;所述弧形板111可用6mm板制作;所述直角支架114和所述固定压板115可用1.5mm薄板制作。
下面再对所述导流叶片的工艺设计进行介绍。导流叶片线形的控制是加工制作的重点和难点,为了保证各部位线形,可采取以下工艺措施:前缘12和后缘整流罩13的外板用模具加工,一次成型,并用加强板固定线形;本体的弧形板111用三星辊和油压机配合加工,并用样板检验;本体的挡板113、隔板112由数学放样编制程序,采用激光切割保证期形状准确;本体在线形胎架上制作,依照弧形板111、挡板13、隔板12、直角支架114顺序依次安装焊接,并用间断焊接的方式以减少变形。前缘12、后缘整流罩13、本体制作完成后,在胎架上进行整体合拢,采用焊接方式连接,并将焊缝外侧磨平,使外板光顺,最后用检验样板检查外板线形。流体吸声填充物20的内部吸声材料21和外表面流体复层22采用工厂成型定制,现场用胶水、固定压板115和铆钉117固定在钢结构叶片骨架(即流线型框架)上。
本发明的导流叶片已应用于我公司近期施工的风洞项目中,在高风速的状态下,气流稳定均匀、噪声小,取得了较为理想的试验效果。
综上所述,本发明提供的用于气动声学风洞的导流叶片,外形为流线型,包括:流线型框架和流体吸声填充物;所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物,所述流体吸声填充物的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。由此,能够确保气流转向的低阻力、均匀性,减少紊流,并且实现消声降噪的作用,降低实验舱背景噪声的分贝,从而确保风洞运行时测试出更优质、精准的数据。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述导流叶片的外形为流线型,包括:流线型框架和流体吸声填充物;
所述流线型框架内填充所述流体吸声填充物,所述流体吸声填充物的外部线形与所述导流叶片的外形相匹配。
2.如权利要求1所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述流体吸声填充物包括吸声材料以及流体复层,所述流体复层设于所述吸声材料外表面。
3.如权利要求2所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述吸声材料为吸声棉。
4.如权利要求2所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述流体复层为闭泡防火材料。
5.如权利要求1所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述流线型框架包括前缘、本体和后缘整流罩;
所述前缘与所述本体的一端连接,所述后缘整流罩与所述本体的另一端连接。
6.如权利要求5所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述本体包括弧形板、多个隔板和两个挡板,两个所述挡板分别设置在所述弧形板的两侧,所述弧形板的两面均设有所述隔板;
所述流体吸声填充物的外层与所述隔板和所述挡板远离所述弧形板的一端固定连接。
7.如权利要求6所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述本体还包括直角支架,所述直角支架设置在所述隔板和所述挡板远离所述弧形板的一端,所述流体吸声填充物的外层与直角支架固定连接。
8.如权利要求7所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述本体还包括固定压板,用于固定所述流体吸声填充物的外层与所述直角支架。
9.如权利要求1所述的用于气动声学风洞的导流叶片,其特征在于,所述流线型框架的材质为低合金高强度钢。
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