CN113074899A - 一种低压文氏管组平面分布结构及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压文氏管组平面分布结构及安装方法，包括面积相等的第一低压文氏管、第二低压文氏管和第三等效低压文氏管；所述第一低压文氏管、第二低压文氏管的外圆相切，分别与第三等效低压文氏管的等效外圆相互相切，三个圆的圆心形成一个等边三角形；所述第三等效低压文氏管包括若干个喉道面积不等的低压文氏管，在第三等效低压文氏管中以喉道面积最大的第四低压文氏管为中心，其他低压文氏管分布在第四低压文氏管的圆周外；本专利发明的低压文氏管组平面结构，能够在不同的工况下，都能保证箱体内部流动对称和均匀，提高低压文氏管流量测量精准度，不对喷流推力的测量产生影响，并且能够保证箱体流动的稳定性。

Description

一种低压文氏管组平面分布结构及安装方法

技术领域

本发明涉及空气动力学风洞试验领域，具体涉及到一种低压文氏管组平面分布结构及安装方法。

背景技术

在一些特种实验空气动力学领域，要求在一个校准箱内对特定实验模型进行流量和推力的校准，获得流量系数和推力系数。为了精确测量实验模型的流量，在校准箱安装一组不同喉道直径的低压文氏管组，即在校准箱出口设置一个低压文氏管组安装平面，在低压文氏管组安装平面上安装不同喉道直径的低压文氏管，见图1。校准时，低压文氏管入口与校准箱相连，出口与抽吸管道相连，在抽吸管道的抽吸下，低压文氏管都工作在临界状态下，这样就可以精确测量流经每个低压文氏管的抽吸流量。每个低压文氏管上都安装了阀门，通过阀门的开启或者闭合来控制该低压文氏管的通断。校准时，在不同的喷流流量下，通过控制低压文氏管的通断，形成不同的低压文氏管流通组合，从而实现对箱体压力的控制。根据流量守恒原理，流通的低压文氏管抽吸流量之和等于喷流流量。

然而，低压文氏管流量的精确测量与低压文氏管组的平面分布紧密相关，低压文氏管组分布不合理会导致箱体内部流动不对称、不均匀，一方面引起低压文氏管的入口压力分布不均，使得低压文氏管流量测量不准，另一方面，箱体内部出现了严重的不对称、不均匀现象，会影响喷流推力的校准，甚至会导致箱体出现流动不稳定现象，影响实验安全。

发明内容

本发明的目的是设计一种低压文氏管组的平面结构，使得在不同的工况下，都能保证箱体内部流动对称和均匀，提高低压文氏管流量测量精准度，不对喷流推力的测量产生影响，并且能够保证箱体流动的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低压文氏管组平面分布结构，包括校准箱、低压文氏管组和抽吸管道，所述校准箱的出口设置有低压文氏管组安装平面，所述低压文氏管组的一端设置在低压文氏管组安装平面上，低压文氏管组的另一端与抽吸管道连通，低压文氏管组中的每一根低压文氏管上均设置有截止阀，其特征在于所述低压文氏管组包括：

第一低压文氏管和第二低压文氏管，所述第一低压文氏管和第二低压文氏管的喉道面积相等，与第一低压文氏管和第二低压文氏管喉道面积相等的第三等效低压文氏管；

所述第一低压文氏管、第二低压文氏管的外圆相切，分别与第三等效低压文氏管的等效外圆相互相切，三个圆的圆心形成一个等边三角形；

所述第三等效低压文氏管包括若干个喉道面积不等的低压文氏管，在第三等效低压文氏管中以喉道面积最大的第四低压文氏管为中心，其他低压文氏管分布在第四低压文氏管的圆周外，以第四低压文氏管的圆心为坐标原点，其他低压文氏管分布满足：

其中：

为第

个低压文氏管的X向坐标，

为第

个低压文氏管的Y向坐标，

为第

个低压文氏管的喉道面积，

为第三等效低压文氏管中低压文氏管的数量。

在上述技术方案中，所述第四低压文氏管的圆心与第三等效低压文氏管的等效圆心重合。

在上述技术方案中，所有的低压文氏管的喉道面积从最大小到最大之间成等比数列排布。

一种低压文氏管组平面分布结构的安装方法，包括以下步骤：

步骤一：根据第一低压文氏管、第二低压文氏管和第三等效低压文氏管的三个圆心确定等边三角形，获取等边三角形的中心；

步骤二：将等边三角形的中心与整个低压文氏管组安装平面圆心重合；

步骤三：在步骤二的基础上，将第一低压文氏管和第二低压文氏管在水平方向上左右对称设置，确定第一低压文氏管和第二低压文氏管在低压文氏管组安装平面上的位置；

步骤四：根据第一低压文氏管、第二低压文氏管的位置确定第三等效低压文氏管在低压文氏管组安装平面上的位置；

步骤五：根据第三等效低压文氏管的位置，确定第四低压文氏管的位置，然后将其他低压文氏管分布在第四低压文氏管的圆周外。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的文氏管组在全部打开的状态下，避免了箱体内部产生横向流动造成流动不稳定，提高了校准箱流量测量的精准度；

本发明保证了大面积低压文氏管尽可能靠近箱体中轴线，这样也使得当仅有大面积低压文氏管打开时箱体内部产生横向流动较小；

本发明当仅有小面积低压文氏管打开时，虽然小面积低压文氏管布置离中心较远，但此时箱体的流速很低，产生的横向流动也很小；

本专利发明的低压文氏管组平面结构，能够在不同的工况下，都能保证箱体内部流动对称和均匀，提高低压文氏管流量测量精准度，不对喷流推力的测量产生影响，并且能够保证箱体流动的稳定性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是校准箱的结构示意图；

图2是低压文氏管组平面分布示意图；

其中：1是入口，2是喷流，3是安装平面，4是低压文氏管，A是等效的第三低压文氏管，4-1是第十低压文氏管，4-2是第九低压文氏管，4-3是第八低压文氏管，4-4是第七低压文氏管，4-5是第六低压文氏管，4-6是第五低压文氏管，4-7是第四低压文氏管，5是阀门，4-8是第一低压文氏管，4-9是第二低压文氏管，6是抽吸管道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 所示，是校准箱的结构示意图，其中校准箱包括入口1和出口，在出口处设置有低压文氏管组安装平面3，低压文氏管4的一端设置在低压文氏管组安装平面3上，低压文氏管4的另一端与抽吸管道6连通，每一个低压文氏管4上设置有阀门5用于控制流量。

在进行校准时，在不同的喷流2流量下，通过控制低压文氏管的通断，形成不同的低压文氏管流通组合，从而实现对箱体压力的控制。根据流量守恒原理，流通的低压文氏管抽吸流量之和等于喷流流量。

本实施例采用九个不同喉道直径的低压文氏管来进行说明，以最小的低压文氏管喉道面积为基准，记为1倍面积的第十低压文氏管4-1，其余低压文氏管的喉道面积分别记为2倍面积的第九低压文氏管4-2、4倍面积的第八低压文氏管4-3、8倍面积的第七低压文氏管4-4、16倍面积低的第六压文氏管4-5、32倍面积低的第五压文氏管4-6、64倍面积的第四低压文氏管4-7、两个128倍面积第一低压文氏管4-8和第二低压文氏管4-9。

如图2所示，低压文氏管组包括有两个喉道面积相等，都为128倍面积的第一低压文氏管4-8和第二低压文氏管4-9，剩下的七个低压文氏管等效为第三等效低压文氏管A。第三等效低压文氏管A中，以64倍面积的第四低压文氏管为中心，其他的1倍面积、2倍面积、4倍面积、8倍面积、16倍面积、32倍面积的低压文氏管分布在第四低压文氏管的外圆四周。

在第三等效低压文氏管A中，以第四低压文氏管的圆心为坐标原点，建立XOY坐标系，剩下的六个低压文氏管分布在第四低压文氏管的四周，以每一个低压文氏管的圆形为坐标点，六个低压文氏管的位置需要满足：

其中：

为第

个低压文氏管的X向坐标，

为第

个低压文氏管的Y向坐标

，为第

个低压文氏管的喉道面积。

本实施例中第三等效文氏管中的低压文氏管组的排列位置并不是固定不变的，可以在满足上面表达式的位置关系基础上，任意调整。

如图2所示，在进行所有的低压文氏管组的安装时，需要确定其位置关系：

首先根据第一低压文氏管4-8和第二低压文氏管4-9和第三等效低压文氏管A三者的圆心确定一个等边三角形，将三角形的中心位置与低压文氏管组安装平面3的中心重合；

然后将在低压文氏管组安装平面3内的水平方向上将第一低压文氏管4-8和第二低压文氏管4-9的位置确定；

然后根据同时与第一低压文氏管4-8和第二低压文氏管4-9的外圆相切确定第三等效低压文氏管A的位置；

根据第三等效低压文氏管A的位置，确定第三低压文氏管4-7的位置；

然后确定其他剩下的低压文氏管的位置，并对剩下的低压文氏管的位置进行优化调整，直到满足上述的表达式。

本实施例通过上述低压文氏管组平面分布方法，一是保证了九个低压文氏管全部打开状态下，使得抽吸气流等效中心近似与箱体中轴线重合，从而避免了箱体内部产生横向流动，造成流动不稳定，提高了校准箱流量测量的精准度；二是保证了大面积低压文氏管尽可能靠近箱体中轴线，这样也使得当仅有大面积低压文氏管打开时箱体内部产生横向流动较小；三是当仅有小面积低压文氏管打开时，虽然小面积低压文氏管布置离中心较远，但此时箱体的流速很低，产生的横向流动也很小。因此，综合来看，本实施例的低压文氏管组平面分布方法，能够在不同的工况下，都能保证箱体内部流动对称和均匀，提高低压文氏管流量测量精准度，不对喷流推力的测量产生影响，并且能够保证箱体流动的稳定性。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种低压文氏管组平面分布结构，包括校准箱、低压文氏管组和抽吸管道，所述校准箱的出口设置有低压文氏管组安装平面，所述低压文氏管组的一端设置在低压文氏管组安装平面上，低压文氏管组的另一端与抽吸管道连通，低压文氏管组中的每一根低压文氏管上均设置有截止阀，其特征在于所述低压文氏管组包括：

喉道面积相等的第一低压文氏管和第二低压文氏管，与第一低压文氏管和第二低压文氏管喉道面积相等的第三等效低压文氏管，所述第一低压文氏管、第二低压文氏管的外圆相切，分别与第三等效低压文氏管的等效外圆相互相切，三个圆的圆心形成一个等边三角形；

所述第三等效低压文氏管包括若干个喉道面积不等的低压文氏管，在第三等效低压文氏管中以喉道面积最大的第四低压文氏管为中心，其他低压文氏管分布在第四低压文氏管的圆周外，以第四低压文氏管的圆心为坐标原点，其他低压文氏管分布满足：

其中：

为第

个低压文氏管的X向坐标，

为第

个低压文氏管的Y向坐标，

为第

个低压文氏管的喉道面积，

为第三等效低压文氏管中低压文氏管的数量。

2.根据权利要求1所述的一种低压文氏管组平面分布结构，其特征在于：所述第四低压文氏管的圆心与第三等效低压文氏管的等效圆心重合。

3.根据权利要求1所述的一种低压文氏管组平面分布结构，其特征在于：第三等效低压文氏管中所有的低压文氏管的喉道面积从最小到最大之间成等比数列排布。

4.一种采用权利要求1所述的低压文氏管组平面分布结构的安装方法，其特征在于：

步骤一：根据第一低压文氏管、第二低压文氏管和第三等效低压文氏管的三个圆心确定等边三角形，获取等边三角形的中心；

步骤二：将等边三角形的中心与整个低压文氏管组安装平面圆心重合；

步骤三：在步骤二的基础上，将第一低压文氏管和第二低压文氏管在水平方向上左右对称设置，确定第一低压文氏管和第二低压文氏管在低压文氏管组安装平面上的位置；

步骤四：根据第一低压文氏管、第二低压文氏管的位置确定第三等效低压文氏管在低压文氏管组安装平面上的位置；

步骤五：根据第三等效低压文氏管的位置，确定第四低压文氏管的位置，然后将其他低压文氏管分布在第四低压文氏管的圆周外，压文氏管分布满足：

其中：

为第

个低压文氏管的X向坐标，

为第

个低压文氏管的Y向坐标，

为第

个低压文氏管的喉道面积，

为第三等效低压文氏管中低压文氏管的数量。

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