CN113804397A - 密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统 - Google Patents

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CN113804397A CN202111365648.5A CN202111365648A CN113804397A CN 113804397 A CN113804397 A CN 113804397A CN 202111365648 A CN202111365648 A CN 202111365648A CN 113804397 A CN113804397 A CN 113804397A
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吴敬涛
曹琦
成竹
张亚娟
吴竞
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Abstract

本发明公开了一种密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，包括密闭实验室、设置在密闭实验室内的开放式风洞和用于标定开放式风洞出风口外4m处吹风流场均匀稳定性的标定器，开放式风洞底部设置有风洞升降平台。本发明在开放式风洞出风口外4m处吹风流场位置设置标定器，以便标定开放式风洞试验流场的均匀性和稳定性，标定器可升降移动、可扩展收缩，用于确定试验流场截面位置变化与气流品质的关系，另外，密闭实验室内可调节环境温湿度，进而对开放式风洞流场总体性能进行评价。

Description

密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统
技术领域
本发明属于飞行器风洞试验流场均匀稳定性标定技术领域，具体涉及一种密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统。
背景技术
为了在气候实验室模拟飞机起飞、着陆遭遇强雨雪及浓雾等恶劣天气，目前，针对风洞气流品质的研究集中于试验区截面内各个测试点的气流特性，研究方式主要为风洞有限元仿真分析和风洞实验测试。现有风洞试验流场测量多在风洞内进行，很少有对开放式风洞试验流场进行标定测量的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其设计新颖合理，在开放式风洞出风口外4m处吹风流场位置设置标定器，以便标定开放式风洞试验流场的均匀性和稳定性，标定器可升降移动、可扩展收缩，用于确定试验流场截面位置变化与气流品质的关系，另外，密闭实验室内可调节环境温湿度，进而对开放式风洞流场总体性能进行评价，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：包括密闭实验室、设置在密闭实验室内的开放式风洞和用于标定开放式风洞出风口外4m处吹风流场均匀稳定性的标定器，开放式风洞底部设置有风洞升降平台；
所述标定器包括标定器基础和安装在标定器基础上的背板，背板顶部安装有顶板，顶板和标定器基础上表面之间安装有主丝杆滑轴和两个分别位于主丝杆滑轴两侧的主导向杆，标定器基础内设置有用于带动主丝杆滑轴转动的主电机，主丝杆滑轴和主导向杆上套装有主滑块；主滑块远离背板的一面上安装有竖向调节箱，竖向调节箱上下两侧对称设置有竖向调节机构，所述竖向调节机构包括竖向调节丝杆滑轴和两个分别位于竖向调节丝杆滑轴两侧的竖向调节导向杆，两个竖向调节导向杆远离竖向调节箱的一端通过竖向调节限位杆连接，竖向调节丝杆滑轴和竖向调节导向杆上套装有竖向调节块，竖向调节箱内设置有用于带动竖向调节丝杆滑轴转动的竖向调节电机；竖向调节箱和竖向调节块的前侧面上均设置有横向调节机构，所述横向调节机构包括横向调节箱和两个对称在横向调节箱左右两侧的横向调节单元，所述横向调节单元包括横向调节丝杆滑轴和两个分别位于横向调节丝杆滑轴两侧的横向调节导向杆，两个横向调节导向杆远离横向调节箱的一端通过横向调节限位杆连接，横向调节丝杆滑轴和横向调节导向杆上套装有横向调节块，横向调节箱内设置有用于带动横向调节丝杆滑轴转动的横向调节电机，横向调节箱和横向调节块的前侧面上均安装有风速传感器，九个风速传感器的探测面共面。
上述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述密闭实验室为温湿度可调式密闭实验室。
上述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述主电机上安装有主电机编码器，竖向调节电机上安装有竖向调节编码器，横向调节电机上安装有横向调节编码器，竖向调节电机和横向调节电机均为双输出轴电机，主电机、竖向调节电机和横向调节电机均由控制器控制，主电机编码器、竖向调节编码器、横向调节编码器和风速传感器的信号输出端均与控制器的输入端连接。
上述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述控制器上连接有定时器和通信模块，控制器通过通信模块与计算机通信。
上述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述风洞升降平台为液压升降平台，液压升降平台的液压泵和开放式风洞内的风洞风机均由计算机控制，计算机的输入端连接有用于测量液压升降平台升降高度的测距仪。
上述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述风速传感器为压差式风速传感器。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过在开放式风洞底部设置风洞升降平台调节开放式风洞高度，进而模拟不同高度开放式风洞吹风试验，同时在开放式风洞出风口外4m处吹风流场位置设置标定器，配合确定试验流场截面位置变化与气流品质的关系，便于推广使用。
2、本发明标定器利用主滑块带动横向调节机构、竖向调节箱和竖向调节机构整体上下移动，满足不同高度开放式风洞吹风试验需求，竖向调节箱和竖向调节机构配合调节风速传感器上下间距，横向调节机构配合调节风速传感器左右间距，进而实现九个风速传感器所占面积的大小的调节，标定器升降移动、可扩展收缩性好，可靠稳定，使用效果好。
3、本发明设计新颖合理，密闭实验室内可调节环境温湿度，进而对开放式风洞流场总体性能进行评价，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，在开放式风洞出风口外4m处吹风流场位置设置标定器，以便标定开放式风洞试验流场的均匀性和稳定性，标定器可升降移动、可扩展收缩，用于确定试验流场截面位置变化与气流品质的关系，另外，密闭实验室内可调节环境温湿度，进而对开放式风洞流场总体性能进行评价，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明标定器的结构示意图。
图3为本发明标定器去除横向调节机构的结构示意图。
图4为本发明的电路原理框图。
附图标记说明:
1—标定器基础； 2—背板； 3—顶板；
4—主丝杆滑轴； 5—主导向杆； 6—主滑块；
7—竖向调节箱； 8—竖向调节丝杆滑轴； 9—竖向调节导向杆；
10—竖向调节限位杆； 11—竖向调节块；
12—横向调节丝杆滑轴； 13—横向调节导向杆；
14—横向调节限位杆； 15—横向调节块；
16—风速传感器； 17—密闭实验室； 18—风洞升降平台；
19—开放式风洞； 20—横向调节箱； 21—控制器；
22—主电机； 23—主电机编码器； 24—竖向调节电机；
25—竖向调节编码器； 26—横向调节电机； 27—横向调节编码器；
28—定时器； 29—通信模块； 30—计算机；
31—风洞风机； 32—液压泵； 33—测距仪。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括密闭实验室17、设置在密闭实验室17内的开放式风洞19和用于标定开放式风洞19出风口外4m处吹风流场均匀稳定性的标定器，开放式风洞19底部设置有风洞升降平台18；
所述标定器包括标定器基础1和安装在标定器基础1上的背板2，背板2顶部安装有顶板3，顶板3和标定器基础1上表面之间安装有主丝杆滑轴4和两个分别位于主丝杆滑轴4两侧的主导向杆5，标定器基础1内设置有用于带动主丝杆滑轴4转动的主电机22，主丝杆滑轴4和主导向杆5上套装有主滑块6；主滑块6远离背板2的一面上安装有竖向调节箱7，竖向调节箱7上下两侧对称设置有竖向调节机构，所述竖向调节机构包括竖向调节丝杆滑轴8和两个分别位于竖向调节丝杆滑轴8两侧的竖向调节导向杆9，两个竖向调节导向杆9远离竖向调节箱7的一端通过竖向调节限位杆10连接，竖向调节丝杆滑轴8和竖向调节导向杆9上套装有竖向调节块11，竖向调节箱7内设置有用于带动竖向调节丝杆滑轴8转动的竖向调节电机24；竖向调节箱7和竖向调节块11的前侧面上均设置有横向调节机构，所述横向调节机构包括横向调节箱20和两个对称在横向调节箱20左右两侧的横向调节单元，所述横向调节单元包括横向调节丝杆滑轴12和两个分别位于横向调节丝杆滑轴12两侧的横向调节导向杆13，两个横向调节导向杆13远离横向调节箱20的一端通过横向调节限位杆14连接，横向调节丝杆滑轴12和横向调节导向杆13上套装有横向调节块15，横向调节箱20内设置有用于带动横向调节丝杆滑轴12转动的横向调节电机26，横向调节箱20和横向调节块15的前侧面上均安装有风速传感器16，九个风速传感器16的探测面共面。
需要说明的是，在开放式风洞19底部设置风洞升降平台18调节开放式风洞19高度，进而模拟不同高度开放式风洞吹风试验，同时在开放式风洞出风口外4m处吹风流场位置设置标定器，配合确定试验流场截面位置变化与气流品质的关系；标定器利用主滑块6带动横向调节机构、竖向调节箱7和竖向调节机构整体上下移动，满足不同高度开放式风洞吹风试验需求，竖向调节箱7和竖向调节机构配合调节风速传感器上下间距，横向调节机构配合调节风速传感器左右间距，进而实现九个风速传感器所占面积的大小的调节，标定器升降移动、可扩展收缩性好，可靠稳定；密闭实验室内可调节环境温湿度，进而对开放式风洞流场总体性能进行评价。
实际使用中，竖向调节机构在竖向调节箱7上下两侧对称设置，实现风速传感器上下间距同步调节，同步效果好，风速传感器位置调节均匀，操作简单，横向调节机构包括横向调节箱20和两个对称在横向调节箱20左右两侧的横向调节单元，实现风速传感器左右间距同步调节，同步效果好，风速传感器位置调节均匀。
本实施例中，所述密闭实验室17为温湿度可调式密闭实验室。
本实施例中，所述主电机22上安装有主电机编码器23，竖向调节电机24上安装有竖向调节编码器25，横向调节电机26上安装有横向调节编码器27，竖向调节电机24和横向调节电机26均为双输出轴电机，主电机22、竖向调节电机24和横向调节电机26均由控制器21控制，主电机编码器23、竖向调节编码器25、横向调节编码器27和风速传感器16的信号输出端均与控制器21的输入端连接。
需要说明的是，竖向调节电机24和横向调节电机26均为双输出轴电机，结构对称，输出同步效果好，实现九个风速传感器阵列间距调节效果好，主电机编码器23、竖向调节编码器25和横向调节编码器27的信号输出端均与控制器21的输入端连接，利用编码器采集电机转动圈数，通过电机转动圈数换算滑块、调节块的移动距离，计数测距精确。
本实施例中，所述控制器21上连接有定时器28和通信模块29，控制器21通过通信模块29与计算机30通信。
需要说明的是，控制器21上连接有定时器28，可实现风速传感器不同频次的数据采集，获取风洞试验流场稳定性标定效果，利用通信模块29与计算机30通信，实现标定器自主自动使用，实现无人化控制。
本实施例中，所述风洞升降平台18为液压升降平台，液压升降平台的液压泵32和开放式风洞19内的风洞风机31均由计算机30控制，计算机30的输入端连接有用于测量液压升降平台升降高度的测距仪33。
需要说明的是，所述密闭实验室17为温湿度可调式密闭实验室，开放式风洞19内的风洞风机31均由计算机30控制，计算机30的输入端连接有用于测量液压升降平台升降高度的测距仪33，可实现不同温湿度、不同风速、不同高度下风洞试验流场标定。
本实施例中，所述风速传感器16为压差式风速传感器。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：包括密闭实验室（17）、设置在密闭实验室（17）内的开放式风洞（19）和用于标定开放式风洞（19）出风口外4m处吹风流场均匀稳定性的标定器，开放式风洞（19）底部设置有风洞升降平台（18）；
所述标定器包括标定器基础（1）和安装在标定器基础（1）上的背板（2），背板（2）顶部安装有顶板（3），顶板（3）和标定器基础（1）上表面之间安装有主丝杆滑轴（4）和两个分别位于主丝杆滑轴（4）两侧的主导向杆（5），标定器基础（1）内设置有用于带动主丝杆滑轴（4）转动的主电机（22），主丝杆滑轴（4）和主导向杆（5）上套装有主滑块（6）；主滑块（6）远离背板（2）的一面上安装有竖向调节箱（7），竖向调节箱（7）上下两侧对称设置有竖向调节机构，所述竖向调节机构包括竖向调节丝杆滑轴（8）和两个分别位于竖向调节丝杆滑轴（8）两侧的竖向调节导向杆（9），两个竖向调节导向杆（9）远离竖向调节箱（7）的一端通过竖向调节限位杆（10）连接，竖向调节丝杆滑轴（8）和竖向调节导向杆（9）上套装有竖向调节块（11），竖向调节箱（7）内设置有用于带动竖向调节丝杆滑轴（8）转动的竖向调节电机（24）；竖向调节箱（7）和竖向调节块（11）的前侧面上均设置有横向调节机构，所述横向调节机构包括横向调节箱（20）和两个对称在横向调节箱（20）左右两侧的横向调节单元，所述横向调节单元包括横向调节丝杆滑轴（12）和两个分别位于横向调节丝杆滑轴（12）两侧的横向调节导向杆（13），两个横向调节导向杆（13）远离横向调节箱（20）的一端通过横向调节限位杆（14）连接，横向调节丝杆滑轴（12）和横向调节导向杆（13）上套装有横向调节块（15），横向调节箱（20）内设置有用于带动横向调节丝杆滑轴（12）转动的横向调节电机（26），横向调节箱（20）和横向调节块（15）的前侧面上均安装有风速传感器（16），九个风速传感器（16）的探测面共面。
2.按照权利要求1所述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述密闭实验室（17）为温湿度可调式密闭实验室。
3.按照权利要求1所述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述主电机（22）上安装有主电机编码器（23），竖向调节电机（24）上安装有竖向调节编码器（25），横向调节电机（26）上安装有横向调节编码器（27），竖向调节电机（24）和横向调节电机（26）均为双输出轴电机，主电机（22）、竖向调节电机（24）和横向调节电机（26）均由控制器（21）控制，主电机编码器（23）、竖向调节编码器（25）、横向调节编码器（27）和风速传感器（16）的信号输出端均与控制器（21）的输入端连接。
4.按照权利要求3所述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述控制器（21）上连接有定时器（28）和通信模块（29），控制器（21）通过通信模块（29）与计算机（30）通信。
5.按照权利要求4所述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述风洞升降平台（18）为液压升降平台，液压升降平台的液压泵（32）和开放式风洞（19）内的风洞风机（31）均由计算机（30）控制，计算机（30）的输入端连接有用于测量液压升降平台升降高度的测距仪（33）。
6.按照权利要求1所述的密闭实验室内开放式风洞试验流场均匀稳定性标定系统，其特征在于：所述风速传感器（16）为压差式风速传感器。
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