CN116242574A - 一种直径可调节的风洞格栅结构 - Google Patents

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CN116242574A CN202310097216.3A CN202310097216A CN116242574A CN 116242574 A CN116242574 A CN 116242574A CN 202310097216 A CN202310097216 A CN 202310097216A CN 116242574 A CN116242574 A CN 116242574A
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张金月
杨荣菲
吴兴爽
葛宁
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Abstract

本发明提供了一种直径可调节的风洞格栅结构，为了满足风洞试验进口不同来流湍流度的情况，提供了一种可便捷调节的变直径方案。格栅结构由带孔框架、带孔不锈钢毛细管、橡胶管、进气嘴和充气泵组成。橡胶管紧密套在带孔不锈钢毛细管上，按照框架的长度和宽度截取适当的长度，将两端固定在带孔框架上，完成格栅网格编织并在交接处做好密封。调节孔径时，充气泵与格栅上端进气嘴相连，充气泵启动，气从进气嘴进入带孔格栅框，随后进入带孔不锈钢毛细管，通过毛细管上的小孔使橡胶管膨胀，直至达到所需的格栅直径大小。在格栅下游10cm‑20cm的距离内，格栅直径变化范围为1.0‑2.0mm时，湍流度可实现2.5%‑10%范围内变化。

Description

一种直径可调节的风洞格栅结构
技术领域
本发明属于航空发动机平板及叶栅风洞试验台技术领域，尤其是一种直径可调节的风洞格栅结构。
背景技术
平板试验台是测量平板气动性能及进行流动机理研究的重要装置，目前在平板试验中进口条件除了来流马赫数、雷诺数还包括来流湍流度。其中针对来流湍流度的变化目前主流的试验台均采用直接加工不同孔径格栅、在空格栅框上绑定不同直径的铁丝网或穿插直径不同的铁丝，以此改变试验中来流湍流度，但是第一种调节办法存在需要加工多种孔径的格栅，带来了较大的加工制造成本；第二种办法难以固定铁丝网；第三种办法存在较粗的直径的网丝不易弯折且拆卸不便的问题。对此，针对此问题，我们设计了一种直径可简便调节的格栅结构，适用于合适的湍流度范围，该进口格栅不改变试验段的结构，可独立调节，结构简单可行。
发明内容
发明目的：针对目前主流的试验台均采用加工不同孔径格栅、在空格栅框上绑定不同直径的铁丝网或穿插直径不同的铁丝来改变试验来流湍流度的种种弊端，我们设计了一种结构简单更换方便的直径可调节湍流格栅，使之能够产生合适的进口来流湍流度范围，该进口湍流格栅的设计，不改变试验段其他不相关因素。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种直径可调节的风洞格栅结构，格栅结构由带孔框架、带孔不锈钢毛细管、橡胶管、进气嘴和充气泵组成。橡胶管紧密套在带孔不锈钢毛细管上，按照框架的长度和宽度截取适当的长度，将两端固定在带孔框架上，完成格栅网格编织并在交接处做好密封。调节孔径时，充气泵与格栅上端进气嘴相连，充气泵启动，气从进气嘴进入带孔格栅框，随后进入带孔不锈钢毛细管，通过毛细管上的小孔使橡胶管膨胀，直至达到所需的格栅直径大小。
进一步的，格栅框架尺寸为162mm*494mm。
进一步的，格栅四周孔径为1mm，相邻两孔相距5mm。
进一步的，不锈钢毛细管尺寸为外径0.4mm，壁厚0.1mm。
进一步的，橡胶管内径0.4mm，外径1mm。
进一步的，通过充气泵充气的方法改变格栅直径，使格栅直径在1-2mm之间变化。
进一步的，在格栅下游10cm-20cm的距离内，湍流度可实现2.5%-10%范围内变化。
本发明的有益效果：本发明提供了一种直径可调节的风洞格栅结构，使之适用于合适的进口湍流度范围，该结构独立调节进口湍流度，不改变试验段其他不相关因素，避免产生其他的不可控因素，同时该方法具有结构简单，易于实施等诸多优点。
附图说明
图1为带孔框架及框架上开孔结构示意图；
图2为带孔不锈钢毛细管结构示意图；
图3为进气嘴与充气泵连接结构示意图；
图4为格栅的切面图；
图5为吹气前后格栅结构示意图；
图中：1-橡胶管，2-开孔不锈钢毛细管。
实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例作更进一步的说明。在下面的描述中出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面的理解本发明。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的，也可以在脱离了这些具体细节的其他实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明公开了一种直径可调节的风洞格栅结构，所述的直径可调节的风洞格栅结构由带孔框架、带孔不锈钢毛细管、橡胶管、进气嘴和充气泵组成。调节孔径时，充气泵与格栅上端进气嘴相连，充气泵启动，气从进气嘴进入带孔格栅框，随后进入带孔不锈钢毛细管，通过毛细管上的小孔使橡胶管膨胀，直至达到所需的格栅直径大小。
如图1，左侧的密封框设置在带孔框架的外围，与带孔框架之间形成空腔，在密封框上开设气嘴，通过气泵充气，这样，气体通过带孔框架上四周开设的通孔进入带孔不锈钢毛细管，并通过气孔进入橡胶管，使得橡胶管膨胀。
进一步的，对带有湍流格栅的槽型通道进行数值模拟，给定进口速度为10m/s，进口湍流度1%时，计算得到在格栅下游10cm-20cm的距离内，格栅直径变化范围为1.0-2.0mm时，湍流度可实现2.5%-10%范围。
进一步的，由于要使用充气的方法实现湍流格栅直径的变化，过程中要保证固定在湍流格栅框的两端不漏气具备良好的密封性。
进一步的，为了保证橡胶管均匀膨胀，在不锈钢表面沿周向均匀开孔，在同一截面处相邻两个开口相距72°。
进一步的，由于试验要求橡胶管直径需要在1mm-2mm范围内变化，所选用橡胶管应为延展性较好的橡胶软管。
实施例
如表一，进口速度为10m/s，进口湍流度1%时，计算得到在格栅下游10cm-20cm的距离内的湍流度所示，通过向橡胶管内充气从而改变编织格栅的橡胶管直径，不同直径湍流格栅产生了不同大小的湍流度，满足了试验变进口湍流度的工况要求。
表一 距离试验平板前缘10cm和20cm处不同直径湍流格栅产生的湍流度
Figure SMS_1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，包括带孔框架、密封框、带孔不锈钢毛细管、橡胶管、进气嘴；其中所述带孔不锈钢毛细管插接于所述带孔框架，形成多个格栅，所述带孔不锈钢毛细管上套设有所述橡胶管，所述进气嘴与充气泵相连，所述进气嘴的另一端连接于所述密封框，所述密封框设于所述带孔框架的四周，与所述带孔框架之间形成空腔，所述带孔框架的四周均开设有多个用于插接所述带孔不锈钢毛细管的通孔，所述带孔不锈钢毛细管上开设有多个气孔。
2.根据权利要求1所述的一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，所述带孔框架的尺寸为162mm*494mm。
3.根据权利要求1所述的一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，所述通孔的直径为1mm，相邻两通孔相距5mm。
4.根据权利要求1所述的一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，所述带孔不锈钢毛细管的外径0.4mm，壁厚0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，所述橡胶管的内径0.4mm，外径1mm。
6.根据权利要求1所述的一种直径可调节的风洞格栅结构，其特征在于，在所述格栅下游10cm-20cm的距离内，湍流度的变化范围为2.5%-10%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117490968A (zh) * 2023-12-22 2024-02-02 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种喷流模拟器整流装置及喷口设计方法

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