CN118150105A - 一种快速加热风洞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风洞试验技术领域，且公开了一种快速加热风洞，包括风机，所述风机的出气端固接有连接扩散段，连接扩散段远离风机的一端固接有第一稳定段，第一稳定段远离风机的一端固接有加热段，加热段远离风机的一端固接有第二稳定段，第二稳定段远离风机的一端固接有收缩段，收缩段远离风机的一端固接有试验段，试验段远离风机的一端固接有排气扩散段，加热段的一侧开设有插槽，插槽的一侧固接有接电板，接电板的上端和下端均开设有电极孔，插槽的内部滑动连接有绝缘框。该种快速加热风洞，由于空气在被加热段加热前会被第一稳定段内的辅热组件预热，因此在被电加热网加热时升温速度会更快，且加热效果也会更好。
Description
技术领域
本发明涉及风洞试验技术领域，具体为一种快速加热风洞。
背景技术
风洞即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。随着工业空气动力学的发展，风洞的应用也越来越广泛，不仅航空航天会用到风洞，交通运输方面以及建筑方便也会用到风洞。
如现有技术，专利授权公告号为CN109799060B的专利，公开了一种带有调流段的直流吸式阵风风洞，其技术方案要点是包括出口段、动力段、扩散段、试验段、收缩段和稳定段；所述动力段一端连接与外界相通的出口段，动力段另一端连接着扩散段，试验段一端与扩散段连接，另一端与收缩段连接，收缩段一侧连接着稳定段，扩散段上设置有调流段，能够快速调节试验段的风速，更好的模拟出自然风，获得更加真实合理的实验数据。
虽然上述专利中的直流风洞能够快速调节试验段的风速，更好的模拟出自然风，获得更加真实合理的实验数据，但是现有的直流风洞在加热空气时存在一定的缺陷；目前的部分物体在风洞在测试时需要处于高温环境，因此为了营造高温环境，一般会对风洞内的空气进行加热，常见的风洞加热技术有燃烧加热和电加热，这两种技术中，燃烧加热会产生污染物，因此使用较少，比较常用的是电加热技术。但是目前的风洞在使用电加热技术对空气进行加热时，风洞的内部大多只有一个电加热装置，且风洞内的空气具有一定的流速，使得空气与电加热装置接触的时间较短，这就导致电加热装置在对风洞内空气进行加热时，其加热速度较差，难以快速达到预期的加热效果，故现有的风洞存在一定的缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速加热风洞，以解决背景技术提出的问题，使得风洞在加热时速度更快，效果更好。
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种快速加热风洞，包括风机，所述风机的出气端固接有连接扩散段，连接扩散段远离风机的一端固接有第一稳定段，第一稳定段远离风机的一端固接有加热段，加热段远离风机的一端固接有第二稳定段，第二稳定段远离风机的一端固接有收缩段，收缩段远离风机的一端固接有试验段，试验段远离风机的一端固接有排气扩散段，加热段的一侧开设有插槽，插槽的一侧固接有接电板，接电板的上端和下端均开设有电极孔，插槽的内部滑动连接有绝缘框，绝缘框的中间位置固接有电加热网，电加热网的一侧固接有两个电极柱，电极柱与电极孔相匹配，第一稳定段内部的结构与第二稳定段内部的结构类似，第一稳定段内部远离风机的一端固接有阻尼网，第一稳定段内部靠近风机的一端固接有蜂窝器，蜂窝器的内部设有辅热组件，第二稳定段的外部固接有控制组件。
进一步地，所述控制组件包括温度传感器和控制面板，第二稳定段的顶部固接有温度传感器，温度传感器的测试段贯穿第二稳定段外壁，并延伸至第二稳定段的内部，第二稳定段的外壁固接有控制面板，温度传感器的信号输出端通过导线与控制面板的型号输入端电性连接，控制面板的信号输出端通过导线与电加热网电性连接。
进一步地，所述辅热组件包括出水管道、循环泵、进水管道和储液仓，第一稳定段的顶部和底部均开设有空腔，第一稳定段的顶部固接有出水管道，出水管道的一端与第一稳定段顶部的空腔相连通，出水管道的另一端设有循环泵，循环泵的出水端与出水管道相连通，循环泵的进水端固接有进水管道，进水管道的另一端固接有储液仓，储液仓的顶部与第一稳定段底部的空腔相连通，蜂窝器的内部开设有水浴通道，水浴通道的上端和下端分别与第一稳定段顶部和底部的两个空腔相连通。
进一步地，所述储液仓一侧的上端固接有注液管，注液管的底部设有与储液仓固接的排液管，注液管和排液管均与储液仓相连通。
进一步地，所述水浴通道的内壁固接有挡板，且挡板为交错式分布。
进一步地，所述蜂窝器的外壁焊接有散热层。
进一步地，所述加热段一侧的底部固接有预固定块，加热段的一侧滑动连接有安装板，安装板的底部开设有与预固定块相匹配的预固定槽，安装板通过螺栓与加热段固接，插槽靠近安装板一端的两侧均开设有抓握槽。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
该种快速加热风洞，当需要对风洞内空气进行加热时，可通过控制组件启动辅热组件和电加热网，当空气经过第一稳定段、加热段和第二稳定段时，首先空气会被第一稳定段的辅热组件进行预加热，提高其初始温度，然后在空气经过加热段时会被加热至合适的温度，最后当空气经过第二稳定段时，第二稳定段内的辅热组件会起到保温效果，使空气的温度不易降低，由于空气在被加热段加热前会进行预热，因此在被电加热网加热时升温速度会更快，且加热效果也会更好。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明整体另一视角的结构示意图；
图3为本发明整体的局部剖视图；
图4为本发明加热段展开时的结构示意图；
图5为本发明图4中A处的局部放大结构示意图；
图6为本发明加热段的局部剖视图；
图7为本发明图6中B处的局部放大结构示意图；
图8为本发明第一稳定段的局部剖视图；
图9为本发明图8中C处的局部放大结构示意图；
图10为本发明蜂窝器的局部剖视图；
图11为本发明图10中D处的局部放大结构示意图。
图中：1、风机；2、连接扩散段；3、第一稳定段；4、加热段；5、第二稳定段；6、收缩段；7、试验段；8、排气扩散段；9、插槽；10、抓握槽；11、绝缘框；12、电加热网；13、电极柱；14、接电板；15、电极孔；16、安装板；17、预固定块；18、阻尼网；19、蜂窝器；20、散热层；21、水浴通道；22、挡板；23、出水管道；24、循环泵；25、进水管道；26、储液仓；27、注液管；28、排液管；29、空腔；30、温度传感器；31、控制面板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-11，一种快速加热风洞，包括风机1，风机1的出气端固接有连接扩散段2，连接扩散段2远离风机1的一端固接有第一稳定段3，第一稳定段3远离风机1的一端固接有加热段4，加热段4远离风机1的一端固接有第二稳定段5，第二稳定段5远离风机1的一端固接有收缩段6，收缩段6远离风机1的一端固接有试验段7，试验段7远离风机1的一端固接有排气扩散段8，加热段4的一侧开设有插槽9，插槽9的一侧固接有接电板14，接电板14的上端和下端均开设有电极孔15，插槽9的内部滑动连接有绝缘框11，绝缘框11的中间位置固接有电加热网12，电加热网12的一侧固接有两个电极柱13，电极柱13与电极孔15相匹配，第一稳定段3内部的结构与第二稳定段5内部的结构类似，第一稳定段3内部远离风机1的一端固接有阻尼网18，第一稳定段3内部靠近风机1的一端固接有蜂窝器19，蜂窝器19的内部设有辅热组件，第二稳定段5的外部固接有控制组件。
本发明中的快速加热风洞，启动风洞，风机1工作会将空气吹向连接扩散段2，空气在经过连接扩散段2后会依次经过第一稳定段3、加热段4、第二稳定段5和收缩段6，进而进入试验段7中，以此对试验段7中的物体进行试验，而经过试验段7的空气则会通过排气扩散段8排入大气中；而当需要对风洞内空气进行加热时，可通过控制组件启动辅热组件和电加热网12(该电加热网12是由多跟电加热丝组合而成)，当空气经过第一稳定段3、加热段4和第二稳定段5时，首先空气会被第一稳定段3中的辅热组件进行预加热，以提高风洞内空气初始温度，然后在空气经过加热段4时，空气会被电加热网12加热至合适的温度，最后当空气经过第二稳定段5时，第二稳定段5内的辅热组件会起到保温效果，使空气的温度不易降低，由于空气在被加热段4加热前会被第一稳定段3内的辅热组件提前进行预热，因此在被电加热网12加热时，空气能够被快速加热，相比普通的电加热技术，上述结构使空气能够更加快速的被加热，加热效果也会更好，且由于第二稳定段5的内部同样设置有辅热组件，故被加热后的空气其温度不易降低，使温度更容易保持恒定，便于科研人员研究和观察测试产品在高温环境下工作状态，同时，本发明中风机1、连接扩散段2、收缩段6、试验段7和排气扩散段8属于现有成熟技术的产品，因此在此并未做过多的阐述。
作为本发明的一种优选技术方案，控制组件包括温度传感器30和控制面板31，第二稳定段5的顶部固接有温度传感器30，温度传感器30的测试段贯穿第二稳定段5外壁，并延伸至第二稳定段5的内部，第二稳定段5的外壁固接有控制面板31，温度传感器30的信号输出端通过导线与控制面板31的型号输入端电性连接，控制面板31的信号输出端通过导线与电加热网12电性连接。
具体来说，通过温度传感器30对加热段4流出的空气温度进行检测，以保证空气的温度达标，同时，本发明中说有的电子设备均由控制面板31进行控制(其中包括电加热网12、辅热组件和温度传感器30等)，且电加热网12加热的温度高低也有控制面板31内的软件进行控制，科研人员只需要在控制面板31上输入数值即可，由于其属于现有成熟技术，因此在此并未进行详细阐述。
作为本发明的一种优选技术方案，辅热组件包括出水管道23、循环泵24、进水管道25和储液仓26，第一稳定段3的顶部和底部均开设有空腔29，第一稳定段3的顶部固接有出水管道23，出水管道23的一端与第一稳定段3顶部的空腔29相连通，出水管道23的另一端设有循环泵24，循环泵24的出水端与出水管道23相连通，循环泵24的进水端固接有进水管道25，进水管道25的另一端固接有储液仓26，储液仓26的顶部与第一稳定段3底部的空腔29相连通，蜂窝器19的内部开设有水浴通道21，水浴通道21的上端和下端分别与第一稳定段3顶部和底部的两个空腔29相连通。
具体来说，辅热组件工作前，需要先向储液仓26内注入具有一定温度的液体，随后启动循环泵24，循环泵24通过进水管道25将储液仓26内的液体抽出，然后通过出水管道23注入第一稳定段3顶部的空腔29内，这些液体会在自身重力作用下进入水浴通道21内，由于蜂窝器19为金属材质，因此蜂窝器19会将液体的热量导向第一稳定段3的内部，位于第一稳定段3内部的空气会吸收这些热量，从而起到辅助加热的作用，且若需要对风洞进行降温，只需要将高温液体换成低温液体即可；由于辅热装置利用水浴加热的原理，虽然加热速度较慢，但是也因此导致其不易发生电加热技术中的元器件过热问题，其加热效果相比电加热技术会更加稳定，故辅热组件会与加热段4的电加热网12形成护互补，起到预加热的作用，在一定程度上降低电加热网12的工作强度，延长电加热网12的使用寿命。
作为本发明的一种优选技术方案，储液仓26一侧的上端固接有注液管27，注液管27的底部设有与储液仓26固接的排液管28，注液管27和排液管28均与储液仓26相连通。
具体来说，当液体温度下降至一定温度后，可通过排液管28将储液仓26内部的液体排出，并通过注液管27重新注入新的高温液体即可，操作简单方便。
作为本发明的一种优选技术方案，水浴通道21的内壁固接有挡板22，且挡板22为交错式分布。
具体来说，交错式分布的挡板22是指：若上一块挡板22与水浴通道21靠近风机1的一端固接，则下一块挡板22与水浴通道21远离风机1的一端固接；这些交错式分布的挡板22会让水浴通道21的水流流动方向变为S型，且挡板22位置的水流截面会变小，使液体能够在水浴通道21内滞留更长的时间，更方便释放出热量。
作为本发明的一种优选技术方案，蜂窝器19的外壁焊接有散热层20。
具体来说，散热层20主要有陶瓷制成，由于陶瓷的表面光滑度好，热辐射效应更强，因此能够更快的将热量散发出去，故由金属制成的蜂窝器19在将热量导向陶瓷支撑的散热层20时，热量会更快的散发到第一稳定段3内部，便于对空气进行辅助加热，此外，蜂窝器19外壁焊接有散热层20会使蜂窝器19不易与空气接触，降低蜂窝器19氧化的速度，延长蜂窝器19的使用寿命。
作为本发明的一种优选技术方案，加热段4一侧的底部固接有预固定块17，加热段4的一侧滑动连接有安装板16，安装板16的底部开设有与预固定块17相匹配的预固定槽，安装板16通过螺栓与加热段4固接，插槽9靠近安装板16一端的两侧均开设有抓握槽10。
具体来说，在更换电加热网12时，只需要先将螺栓卸下，然后将安装板16向上抽出，随后即可通过抓握槽10将绝缘框11以及有电加热网12一起从插槽9中抽出，然后将新的绝缘框11以及有电加热网12插入插槽9中，并使电加热网12上的电极柱13插入电极孔15中，接着只需要将安装板16插在预固定块17上，并通过螺栓将安装板16固定在加热段4上即可，更换过程简单方便易于操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种快速加热风洞，包括风机(1)，其特征在于，所述风机(1)的出气端固接有连接扩散段(2)，连接扩散段(2)远离风机(1)的一端固接有第一稳定段(3)，第一稳定段(3)远离风机(1)的一端固接有加热段(4)，加热段(4)远离风机(1)的一端固接有第二稳定段(5)，第二稳定段(5)远离风机(1)的一端固接有收缩段(6)，收缩段(6)远离风机(1)的一端固接有试验段(7)，试验段(7)远离风机(1)的一端固接有排气扩散段(8)，加热段(4)的一侧开设有插槽(9)，插槽(9)的一侧固接有接电板(14)，接电板(14)的上端和下端均开设有电极孔(15)，插槽(9)的内部滑动连接有绝缘框(11)，绝缘框(11)的中间位置固接有电加热网(12)，电加热网(12)的一侧固接有两个电极柱(13)，电极柱(13)与电极孔(15)相匹配，第一稳定段(3)内部的结构与第二稳定段(5)内部的结构类似，第一稳定段(3)内部远离风机(1)的一端固接有阻尼网(18)，第一稳定段(3)内部靠近风机(1)的一端固接有蜂窝器(19)，蜂窝器(19)的内部设有辅热组件，第二稳定段(5)的外部固接有控制组件。
2.根据权利要求1所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述控制组件包括温度传感器(30)和控制面板(31)，第二稳定段(5)的顶部固接有温度传感器(30)，温度传感器(30)的测试段贯穿第二稳定段(5)外壁，并延伸至第二稳定段(5)的内部，第二稳定段(5)的外壁固接有控制面板(31)，温度传感器(30)的信号输出端通过导线与控制面板(31)的型号输入端电性连接，控制面板(31)的信号输出端通过导线与电加热网(12)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述辅热组件包括出水管道(23)、循环泵(24)、进水管道(25)和储液仓(26)，第一稳定段(3)的顶部和底部均开设有空腔(29)，第一稳定段(3)的顶部固接有出水管道(23)，出水管道(23)的一端与第一稳定段(3)顶部的空腔(29)相连通，出水管道(23)的另一端设有循环泵(24)，循环泵(24)的出水端与出水管道(23)相连通，循环泵(24)的进水端固接有进水管道(25)，进水管道(25)的另一端固接有储液仓(26)，储液仓(26)的顶部与第一稳定段(3)底部的空腔(29)相连通，蜂窝器(19)的内部开设有水浴通道(21)，水浴通道(21)的上端和下端分别与第一稳定段(3)顶部和底部的两个空腔(29)相连通。
4.根据权利要求3所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述储液仓(26)一侧的上端固接有注液管(27)，注液管(27)的底部设有与储液仓(26)固接的排液管(28)，注液管(27)和排液管(28)均与储液仓(26)相连通。
5.根据权利要求3所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述水浴通道(21)的内壁固接有挡板(22)，且挡板(22)为交错式分布。
6.根据权利要求1所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述蜂窝器(19)的外壁焊接有散热层(20)。
7.根据权利要求1所述的一种快速加热风洞，其特征在于，所述加热段(4)一侧的底部固接有预固定块(17)，加热段(4)的一侧滑动连接有安装板(16)，安装板(16)的底部开设有与预固定块(17)相匹配的预固定槽，安装板(16)通过螺栓与加热段(4)固接，插槽(9)靠近安装板(16)一端的两侧均开设有抓握槽(10)。
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Also Published As
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|---|---|
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