CN113624438A - 模拟风洞 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种使用低密度气体在密封环境中模拟空气环境的风洞，可实现小模型模拟1：1比例的飞行器的气动环境，风洞整体体积小，造价低，能耗低，循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟真实环境的风洞，用于大型及超大型飞行器的气动原理研究，本发明以大型客机风洞为例。
背景技术
现有风洞造价高体量大，不易实现超大型飞行器气动研究。其特征是：(附图:图1)高压高速空气输入口（1）输入预设流速空气，气动模型（2）参与研究，空气出口（3）流出空气。
发明内容
本发明主要改变参与气动研究的气体实现模拟真实环境的目的。
按照本发明提供的技术方案，所述模拟风洞，包括： (附图:图2)密封滑轨(H)中间设有闸门（S），连接实验区（A）和整流通道（E）和出风通道（D），实验区（A）上部设有氢气出入口(B)，下部设有空气出入口(C)，内部设有有色重气体控制器（I），有色重气体导管（J）连接实验区（A）和气体储存室（N），有色重气体导管（J）中间段设有输气机械（K），整流通道（E）上部设有制冷片（F），下部设有制热片（G），中间设有铜制整流网道，送气机械（L1）连接整流通道（E）和输气管（M1），抽气机械（L2）连接出风通道（D）和减速输气管（M2），气体储存室（N）连接输气管（M1）和减速输气管（M2），气体储存室（N）中设有挡流板（P）和分流板（Q），气体储存室（N）中上部区域存储氢气（R）下部区域存储有色重气体（O）。
所述模拟风洞总成(附图:图2)：启动时，放入模型到实验区（A），实验区（A）和闸门（S）下降到如图2所示位置，由氢气出入口(B)输入氢气，由空气出入口(C)抽出空气,直到空气出入口(C)检测到氢气，封闭空气出入口(C)，然后打开闸门（S），整套系统中已经充满氢气，气体储存室（N）中含有少量有色重气体（O）。运行时：送气机械（L1）通过输气管（M1）从气体储存室（N）上部抽出氢气（R）通过整流通道（E）送入实验区（A）进行实验，整流通道（E）通过制冷片（F）和制热片（G）可调节氢气（R）温度，有色重气体控制器（I）运用输气机械（K）通过有色重气体导管（J）送入有色重气体（O），抽气机械（L2）通过出风通道（D）抽出氢气（R）和有色重气体（O），减速输气管（M2）为头部直径小尾部直径大，头部连接抽气机械（L2），尾部连接气体储存室（N），氢气（R）和有色重气体（O）经过减速和挡流后会自动分离为上下两层存于气体储存室（N），最终实现循环利用。结束时：关闭闸门（S），由氢气出入口(B)抽出氢气，由空气出入口(C)输入空气,直到氢气出入口(C)检测到空气，封闭氢气出入口(B)，升起实验区（A）。
本发明使用循环使用的氢气做气动实验，能将大型飞行器缩小约14倍，任然能得到一个真实的气动环境，实现模拟真实环境的目的。也可使用更低密度的气体。
本发明的优点及有益效果：(附图:图2)所述模拟风洞是利用氢气的低密度与空气密度的比值相应缩小受测模型的体积与密度，风速也放大相应倍数，整个试验场空间相对较小，能耗较低。
附图说明
图1为现有一种风洞结构示意图。
图2为本发明的结构总成图。
图3为整流通道（E）的详解图。
图4为实验区（A）关闭状态详解图。
图5为实验区（A）打开状态详解图。
图6为有色重气体控制器（I）详解图。
图7为实验区（A）模型支架详解图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示：包括实验区（A），氢气出入口(B)，空气出入口(C)，出风通道（D），整流通道（E），制冷片（F），制热片（G），密封滑轨(H)，有色重气体控制器（I），有色重气体导管（J），输气机械（K），送气机械（L1），抽气机械（L2），输气管（M1），减速输气管（M2），气体储存室（N）， 有色重气体（O），挡流板（P），分流板（Q），氢气（R），闸门（S）。其中：制冷片（F），制热片（G），密封滑轨(H)，有色重气体控制器（I），输气机械（K），送气机械（L1），抽气机械（L2）为现有技术。
如图2所示：所述模拟风洞，密封滑轨(H)中间设有闸门（S），连接实验区（A）和整流通道（E）和出风通道（D），实验区（A）上部设有氢气出入口(B)，下部设有空气出入口(C)，内部设有有色重气体控制器（I），有色重气体导管（J）连接实验区（A）和气体储存室（N），有色重气体导管（J）中间段设有输气机械（K），整流通道（E）上部设有制冷片（F），下部设有制热片（G），中间设有铜制整流网道，送气机械（L1）连接整流通道（E）和输气管（M1），抽气机械（L2）连接出风通道（D）和减速输气管（M2），气体储存室（N）连接输气管（M1）和减速输气管（M2），气体储存室（N）中设有挡流板（P）和分流板（Q），气体储存室（N）中上部区域存储氢气（R）下部区域存储有色重气体（O）。
如图2所示：启动时，放入模型到实验区（A），实验区（A）和闸门（S）下降到如图2所示位置，由氢气出入口(B)输入氢气，由空气出入口(C)抽出空气,直到空气出入口(C)检测到氢气，封闭空气出入口(C)，然后打开闸门（S），整套系统中已经充满氢气，气体储存室（N）中含有少量有色重气体（O）。运行时：送气机械（L1）通过输气管（M1）从气体储存室（N）上部抽出氢气（R）通过整流通道（E）送入实验区（A）进行实验，整流通道（E）通过制冷片（F）和制热片（G）可调节氢气（R）温度，有色重气体控制器（I）运用输气机械（K）通过有色重气体导管（J）送入有色重气体（O），抽气机械（L2）通过出风通道（D）抽出氢气（R）和有色重气体（O），减速输气管（M2）为头部直径小尾部直径大，头部连接抽气机械（L2），尾部连接气体储存室（N），氢气（R）和有色重气体（O）经过减速和挡流后会自动分离为上下两层存于气体储存室（N），最终实现循环利用。结束时：关闭闸门（S），由氢气出入口(B)抽出氢气，由空气出入口(C)输入空气,直到氢气出入口(C)检测到空气，封闭氢气出入口(B)，升起实验区（A）。
在应用上，由于已知空气密度大约是氢气密度的14.38倍，相应的受测模型体积缩小14.38倍，对应被模拟飞行器1：1的空气环境，密度缩小14.38倍，对应被模拟飞行器1：1的重力环境。当氢气风速1米每秒时，对应空气风速14.38米每秒。模拟高空稀薄空气时模型应相应再缩小相应倍数，以对应相应高度的空气环境。气体储存室（N）应尽量大。
如图3所示：整流通道（E）包括隔热外壳（E1），铜制整流网道（E2），制冷片（F），制热片（G）。
如图3所示：整流通道（E）中隔热外壳（E1）包裹着铜制整流网道（E2），制冷片（F）贴紧铜制整流网道（E2）上部，制热片（G）贴紧铜制整流网道（E2）下部。
运行时：氢气（R）通过铜制整流网道（E2）将乱流整理为平稳的平流，并通过制热片（G）和制冷片（F）调节温度后送入实验区（A）。
如图4所示：实验区（A）外部包括氢气出入口(B)，空气出入口(C)，密封滑轨(H)，观察玻璃（A1），实验区（A）内部包括受测模型（A2），平台网（A3），模型支架（A4），连接头（I1），控制器导轨（I2），控制器喷头杆（I3）。
如图4所示：所述结构，氢气出入口(B)与观察玻璃（A1）相连固定，观察玻璃（A1）与密封滑轨(H)的导轨相连，密封滑轨(H)与氢气出入口(B)和观察玻璃（A1）衔接处做现有技术密封处理，模型支架（A4）与受测模型（A2）相连，模型支架（A4）放置于平台网（A3）上，连接头（I1）通过观察玻璃（A1）与外部的有色重气体导管（J）相连通气，连接头（I1）通过导管与控制器喷头杆（I3）相连通气，控制器喷头杆（I3）上设有多个喷头，控制器喷头杆（I3）通过支架与控制器导轨（I2）相连。
运行时：有色重气体控制器（I）可控制控制器喷头杆（I3）在控制器导轨（I2）上上下和横向移动，可同时使用2种及以上规格的喷头进行实验，不使用的喷头降至贴紧平台网（A3）。
如图5所示：实验区（A）外部包括氢气出入口(B)，空气出入口(C)，密封滑轨(H)，观察玻璃（A1），实验区（A）内部包括受测模型（A2），平台网（A3），模型支架（A4），连接头（I1），控制器导轨（I2），控制器喷头杆（I3）。
如图5所示：所述结构同图4。
结束时：氢气出入口(B)和观察玻璃（A1）通过密封滑轨(H)一同升起。
如图6所示：以两组喷头为例，有色重气体控制器（I）包括连接头（I1），细喷头导管（I8），粗喷头导管（I9），细支架（I11），粗支架（I10），细喷头杆（I5），粗喷头杆（I4），细喷头（I7），粗喷头（I6）。
如图6所示：所述结构，连接头（I1）通过观察玻璃（A1）与外部的有色重气体导管（J）相连通气，细喷头导管（I8）和粗喷头导管（I9）与连接头（I1）相连通气，细喷头杆（I5）与细喷头导管（I8）相连通气，粗喷头杆（I4）与粗喷头导管（I9）相连通气，细喷头杆（I5）与细支架（I11）相连固定，粗喷头杆（I4）与粗支架（I11）相连固定，细喷头杆（I5）和粗喷头杆（I4）上设有多个细喷头（I7）和粗喷头（I6），细喷头杆（I5）和粗喷头杆（I4）设有现有技术电子阀门。
所述细喷头杆（I5）和粗喷头杆（I4），安装喷头的另一面为楔形，以减少阻力。
如图7所示：包括受测模型（A2），模型支架（A4），模型底座（A5），升力动向指针（A6）。
如图7所示：所述结构，模型底座（A5）通过内部的弹簧片与模型支架（A4）相连，升力动向指针（A6）与模型底座（A5）相连固定，模型底座（A5）连接固定于受测模型（A2）的重心点。
运行时：受测模型（A2）受到风力产生的升力通过模型底座（A5）内部的弹簧片反馈到模型底座（A5）的旋转方向和力度，通过升力动向指针（A6）可以观测到受测模型（A2）受到的升力方向和强度。
应用中模型支架（A4）可不做垂直安放。
Claims (3)
1.一种模拟风洞，包括实验区（A），氢气出入口(B)，空气出入口(C)，出风通道（D），整流通道（E），制冷片（F），制热片（G），密封滑轨(H)，有色重气体控制器（I），有色重气体导管（J），输气机械（K），送气机械（L1），抽气机械（L2），输气管（M1），减速输气管（M2），气体储存室（N）， 有色重气体（O），挡流板（P），分流板（Q），氢气（R），闸门（S）。
2.根据权利要求1所述的模拟风洞，其特征是：采用氢气来模拟空气环境。
3.根据权利要求1所述的模拟风洞采用低密度气体来模拟空气环境的方法。
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2020
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Application publication date: 20211109 |