CN116222952A - 一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，属于风洞试验领域,能够解决无法对移动带前方来流边界层厚度进行控制的问题。包括支撑架、中心镂空的台面、吸气腔体、多孔板、多孔板连接架和吸气风机，吸气腔体的上端固定连接有多孔板，多孔板与吸气腔体的上端形成整体平面，多孔板上开有均匀分布的细孔，多孔板通过多孔板连接架固定在台面的中心镂空位置上，多孔板、台面和风洞试验段入口下壁板形成一个完整平面，吸气腔体的下端与吸气风机相连通，吸气腔体的收缩型面采用双三次方曲线设计，吸气腔体通过多孔板能够均匀的吸除风洞来流边界层的气体。本发明具有结构简单和吸气均匀的优点，对于减小风洞地板边界层厚度具有工程实用价值。

Description

一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置

技术领域

本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置。

背景技术

当前，国内、外研究机构的风洞飞行器地面效应测量试验技术不断发展，在提高地面效应测量能力方面，有一定数量的风洞地板边界层控制试验设备，其中，移动带地板装置是地面效应试验中非常重要的一个试验设备，可最大程度实现地面效应风洞模拟与飞行器真实环境下的一致性，但是，移动带地板装置存在无法对移动带前方来流边界层进行控制的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，能够解决无法对移动带前方来流边界层进行控制的问题。

本发明的技术方案是：一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，包括支撑架、中心镂空的台面、吸气腔体、多孔板、多孔板连接架和吸气风机，所述的台面固定于支撑架上方，所述的台面的前端与于风洞试验段入口的下壁板相接触，并与下壁板高度相同，所述的吸气腔体的上端固定连接有多孔板，所述的多孔板与所述的吸气腔体的上端面形成整体平面，所述的多孔板上开有均匀分布的细孔，所述的多孔板通过多孔板连接架固定在所述的台面的中心镂空位置上，所述的多孔板、台面和风洞试验段入口下壁板形成一个完整平面，所述的吸气腔体的下端与吸气风机相连通；所述的吸气腔体的水平横截面为矩形，所述的吸气腔体为漏斗形状，其收缩型面采用双三次方曲线设计，设计方法如下：吸气腔体上的某一高度处的横截面的长度为D（X），其计算公式如下：

式中：D₁为吸气腔体的上方入口的长度，D₂为吸气腔体的下方出口的长度，X为吸气腔体上与该处横截面对应的高度，L为吸气腔体总高度，

吸气腔体上的某一高度处的横截面的宽度为B（X），其计算公式如下：

式中：B₁为吸气腔体的上方入口的宽度，B₂为吸气腔体的下方出口的宽度；

在吸气风机的作用下，所述的吸气腔体通过多孔板能够均匀的吸除风洞来流边界层的气体。

进一步的，本发明还包括龙门架和安装杆，所述的台面的左右两侧开有平行的凹槽轨道，所述的龙门架的两端底部与所述的凹槽轨道连接，所述的安装杆的上端固定在龙门架的桁架上，所述的安装杆的中轴线与风洞来流方向垂直，所述的安装杆上开有多个不同高度的、与风洞来流方向平行的测量孔，用于测压耙的测压管插入，实现整个装置平面不同位置的边界层测量。

进一步的，采用不同材料、尺寸及开孔率的多孔板，实现不同类型的多孔板通气特性的模拟，满足减小风洞地板边界层厚度的需求。

本发明具有的优点及有益效果：本发明能够有效减小移动带前方来流边界层厚度，由于采用了双三次方曲线设计吸气腔收缩型面，可有效保证腔体内部相同高度平面的压强均匀性，使得多孔板处于一个均匀性较好的压强环境内，从而能够均匀的吸除风洞地板上的边界层气体，具有结构简单和吸气均匀的优点，对于减小风洞地板边界层厚度具有工程实用价值。

附图说明

图1是一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置的主视图；

图2是吸气装置的左视图;

图3是台面俯视图；

图4是龙门架主视图；

图5是用于小尺寸多孔板的多孔板连接架俯视图；

图6是用于大尺寸多孔板的多孔板连接架俯视图；

图7是吸气腔体主视图；

图8是吸气腔体的左视图。

具体实施方式

结合附图给出以下实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

如图1-3所示，一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，包括支撑架1、中心镂空的台面2、吸气腔体3、多孔板4、多孔板连接架6和吸气风机，所述的台面2通过内六角螺钉固定于支撑架1上方，所述的台面2的前端与于风洞试验段入口的下壁板相接，并与下壁板高度相同，贴合为一个整体平面，中心镂空的台面2用于适配不同尺寸的多孔板，所述的吸气腔体3的上端固定连接有多孔板4，所述的多孔板4与所述的吸气腔体3的上端面形成整体平面，所述的多孔板4上开有均匀分布的细孔，所述的多孔板4通过多孔板连接架6固定在所述的台面2的中心镂空位置上，所述的多孔板4、台面2和风洞试验段入口下壁板形成一个完整平面，所述的吸气腔体3的下端与吸气风机相连通；所述的吸气腔体3的水平横截面为矩形，所述的吸气腔体3为漏斗形状，其收缩型面采用双三次方曲线设计，设计方法如下：吸气腔体3上的某一高度处的横截面的长度为D（X），其计算公式如下：

式中：D₁为吸气腔体的上方入口的长度，D₂为吸气腔体的下方出口的长度，X为吸气腔体上与该处横截面对应的高度，L为吸气腔体总高度，

吸气腔体3上的某一高度处的横截面的宽度为B（X），其计算公式如下：

式中：B₁为吸气腔体的上方入口的宽度，B₂为吸气腔体的下方出口的宽度；

本实施例的吸气腔体3经双三次方曲线设计之后可有效保证腔体内部相同高度平面的压强均匀性，

如图5-6所示，可通过不同类型的多孔板连接架6更换不同材料、尺寸、开孔率的多孔板4，实现不同类型的多孔板4通气特性的模拟。

试验时，气流经过风洞试验段流过台面2形成一定厚度的边界层，此时打开风机，边界层内低能量气体就会穿过多孔板4进入吸气腔体3内，被排出到风洞试验段外部，起到减小边界层厚度的作用。

如图1-2和4所示，本实施例还包括龙门架5和安装杆9，所述的台面2的左右两侧开有平行的凹槽轨道8，所述的龙门架5的两端底部与所述的凹槽轨道8连接，并通过内六角螺钉固定，龙门架5的桁架上按相同间隔距离开了5个与安装杆9的外径相同尺寸的通槽，所述的安装杆9的上端固定在龙门架5的桁架的通槽上，所述的安装杆9的中轴线与风洞来流方向垂直，在所述的安装杆9上开有多个不同高度、与来流方向平行的测量孔，用于测压耙的测压管10插入，实现整个装置平面不同位置的边界层厚度的测量。

试验风速44±1米/秒，如表1所示，给出了台面上不同位置吸气与不吸气边界层试验测量结果，分别沿桁架的z方向和安装杆9的高度y方向测量位置发生变化, 用测压耙分别测得不同位置的测量孔上的风速，通过风速数据对比吸气和不吸气情况，得出使用本装置能够在更短的距离内达到试验风速，说明了本装置能够有效减小边界层厚度；同时，根据安装杆9的高度y方向相同、沿桁架上z方向的三个不同位置时的风速数据对比，得出吸气或不吸气情况下速度分布基本一致，进而得到本装置在有效减小边界层厚度的同时保证了流场均匀性。

表1：台面上不同位置吸气与不吸气边界层试验测量结果

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Claims (3)

1.一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，包括支撑架（1）、中心镂空的台面（2）、吸气腔体（3）、多孔板（4）、多孔板连接架（6）和吸气风机，所述的台面（2）固定于支撑架（1）上方，所述的台面（2）的前端与于风洞试验段入口的下壁板相接触，并与下壁板高度相同，其特征在于：所述的吸气腔体（3）的上端固定连接有多孔板（4），所述的多孔板（4）与所述的吸气腔体（3）的上端面形成整体平面，所述的多孔板（4）上开有均匀分布的细孔，所述的多孔板（4）通过多孔板连接架（6）固定在所述的台面（2）的中心镂空位置上，所述的多孔板（4）、台面（2）和风洞试验段入口下壁板形成一个完整平面，所述的吸气腔体（3）的下端与吸气风机相连通；所述的吸气腔体（3）的水平横截面为矩形，所述的吸气腔体（3）为漏斗形状，其收缩型面采用双三次方曲线设计，设计方法如下：吸气腔体（3）上的某一高度处的横截面的长度为D（X），其计算公式如下：

式中：D₁为吸气腔体的上方入口的长度，D₂为吸气腔体的下方出口的长度，X为吸气腔体上与该处横截面对应的高度，L为吸气腔体总高度，

吸气腔体（3）上的某一高度处的横截面的宽度为B（X），其计算公式如下：

式中：B₁为吸气腔体的上方入口的宽度，B₂为吸气腔体的下方出口的宽度；

在吸气风机的作用下，所述的吸气腔体（3）通过多孔板（4）能够均匀的吸除风洞来流边界层的气体。

2.根据权利要求1所述的一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，其特征在于：还包括龙门架（5）和安装杆（9），所述的台面（2）的左右两侧开有平行的凹槽轨道（8），所述的龙门架（5）的两端底部与所述的凹槽轨道（8）连接，所述的安装杆（9）的上端固定在龙门架（5）的桁架上，所述的安装杆（9）的中轴线与风洞来流方向垂直，所述的安装杆（9）上开有多个不同高度的、与风洞来流方向平行的测量孔，用于测压耙的测压管插入，实现整个装置平面不同位置的边界层测量。

3.根据权利要求1或2所述的一种减小风洞地板边界层厚度的吸气装置，其特征在于：采用不同材料、尺寸及开孔率的多孔板（4），实现不同类型的多孔板（4）通气特性的模拟。

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