CN204884326U - 一种用于演示机翼气动性能的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于演示机翼气动性能的实验装置，该装置包括实验台架、分别设置在实验台架前后两端的风机以及机翼模型，所述的风机与机翼模型之间还设有整流机构，该整流机构与风机固定连接，所述的整流机构上还设有多条丝线，所述的风机产生气流，经整流机构变为低速稳定气流场，吹动丝线飘过机翼模型上下表面，演示机翼气动性能。与现有技术相比，本实用新型结构简单，操作方便，成本低，可进行机翼低速气动特性演示的实验装置，通过该实验装置，可以进行机翼低速气动性能的直观演示，既可以用于相关课程的教学，也可以用于科普教育，即面向中小学生普及航空知识。

Description

一种用于演示机翼气动性能的实验装置

技术领域

本实用新型属于空气动力学技术领域，涉及一种实验装置，尤其是涉及一种用于演示机翼气动性能的实验装置。

背景技术

空气动力学实验，在气动力研究和飞行器气动设计中一直起着非常重要的作用。在飞机设计、制造过程中，要进行风洞实验，用来搜集分析有关数据，真正可靠的空气动力数据总是来自风洞实验。对于机翼的气动性能实验，现在国内大多数都是在大型风洞中进行的，所需要的测试费用高昂，一般在大型的课题研究中才进行这样的测试实验。

在教学实验中，采用大型风洞就明显不合适。国内高校在进行机翼气动性能实验时，通常采用小型低速风洞。目前，市面上可以购买到的相关实验装置非常少，仅有“多功能附面层实验装置”“烟气流线仪”等几种，可进行的实验内容也非常有限，比如：1)翼型表面压力分布的测定；2)低速翼型的绕流情况演示(烟风洞)。另外，北京航空航天大学、南京航空航天大学和西北工业大学等几所高校，由于具有良好的专业基础，同时具有较完备的实验条件：低速风洞或高速风洞，因此，这几所高校可开设的教学实验项目相对多些，如可进行翼型的升阻力特性实验等。同时，还可开展多项科研实验，但用于实验的风洞成本也比较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，操作方便，成本低，可进行机翼低速气动特性演示的实验装置，通过该实验装置，可以进行机翼低速气动性能的直观演示，既可以用于相关课程的教学，也可以用于科普教育，即面向中小学生普及航空知识。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于演示机翼气动性能的实验装置，该装置包括实验台架、分别设置在实验台架前后两端的风机以及机翼模型，所述的风机与机翼模型之间还设有整流机构，该整流机构与风机固定连接，所述的整流机构上还设有多条丝线，所述的风机产生气流，经整流机构变为低速稳定气流场，吹动丝线飘过机翼模型上下表面，演示机翼气动性能。

所述的风机为轴流式风机，该轴流式风机固定在实验台架的前端。

所述的整流机构包括整流罩、设置在整流罩中的整流锥及整流栅，所述的整流锥安装在风机叶片中央后方，所述的整流栅横竖交叉设置在整流罩中。

所述的整流罩为筒状整流罩，该筒状整流罩为先渐变粗再渐变细的筒状整流罩。

所述的丝线一端固定在整流栅上，另一端自由垂落。

所述的机翼模型底部设有金属支架，并通过金属支架固定在实验台架的后端。

所述的机翼模型的底部与金属支架铰接固定。

所述的机翼模型的前后部还分别安装有前缘缝翼、后缘襟翼。

所述的实验台架包括实验台以及设置在实验台底部的四个支撑腿，该支撑腿底部还设有滚轮。

本实用新型中，整流机构与轴流式风机连接，用于调整风向，从而产生低速稳定的直匀流流场，在风机叶片中央后方安装整流锥，整流段是设计为渐变粗再渐变细的筒状整流罩，其内部设有横竖交叉的整流栅，用以调整风机吹出来风的方向，进而得到平直稳定的气流。

低速稳定流场是通过艳色的丝线体现的，丝线的飘动状态可以大致反映出流场内的风向及风速。与此同时，当丝线飘过机翼模型上下表面时，即通过观察细线的飘动情况，可以得知机翼模型上下表面的气体流动情况。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1)与市场上现有机翼气动性能演示实验装置相比，成本低廉，采用的普通的材料，简单的结构，不需要一些精密仪器和高标准的材料；

2)实验现象稳定清晰，并且噪音较小，所用的设备工作要求不高，设备工作较为稳定，同时可以看到比较明显的实验现象，非常有益于初学者学习，并且风机工作状态下噪音并不大，而且采用木质实验台，噪音也得到较好的抑制；

3)本装置便于移动，可维护性好，在实验台架的四个支撑腿底部安装滚轮，容易移动实验台架，便于更换实验场地，采用独立的设备组装，日常维护、清洁十分方便，另外，一旦有一部分装置设备出问题，只需要将故障部分拆下维修或者更换即可；

4)装置结构紧凑，体积相对较小；

5)可演示前缘缝翼和后缘襟翼对机翼气动性能的影响，可以分别在机翼模型的前后部安装前缘缝翼及后缘襟翼，并且可以调节前缘缝翼的开合以及后缘襟翼的翻动角度，通过细线的飘动状态，观察机翼模型表面的气流特性，从而得知前缘缝翼和后缘襟翼对于飞行的影响；

6)可演示翼尖涡流及下洗流，可对飞机模型进行吹风实验，着重模拟翼尖部分的流场细节，演示翼尖涡流的流动特点、范围及强弱变化等，并且可以演示下洗作用的影响。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中标记说明：

1—风机、2—整流罩、3—机翼模型、4—整流锥、5—整流栅、6—丝线、7—金属支架、8—实验台、9—支撑腿、10—滚轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种用于演示机翼气动性能的实验装置，该装置包括实验台架、分别设置在实验台架前后两端的风机1以及机翼模型3，风机1与机翼模型3之间还设有整流机构，该整流机构与风机1固定连接，整流机构上还设有多条丝线6，风机1产生气流，经整流机构变为低速稳定气流场，吹动丝线6飘过机翼模型3上下表面，演示机翼气动性能。

其中，风机1为轴流式风机，该轴流式风机固定在实验台架的前端。实验台架包括实验台8以及设置在实验台8底部的四个支撑腿9，该支撑腿9底部还设有滚轮10。

整流机构包括整流罩2、设置在整流罩2中的整流锥4及整流栅5，整流锥4安装在风机1叶片中央后方，整流栅5横竖交叉设置在整流罩2中，整流罩2为筒状整流罩，该筒状整流罩为先渐变粗再渐变细的筒状整流罩。丝线6一端固定在整流栅5上，另一端自由垂落。

机翼模型3底部设有金属支架7，并通过金属支架7固定在实验台架的后端，机翼模型3的底部与金属支架7铰接固定，机翼模型3的前后部还分别安装有前缘缝翼、后缘襟翼。

在设计过程中，整流机构与轴流式风机连接，用于调整风向，从而产生低速稳定的直匀流流场，在风机1叶片中央后方安装整流锥4，整流段是设计为渐变粗再渐变细的筒状整流罩，其内部设有横竖交叉的整流栅5，用以调整风机1吹出来风的方向，进而得到平直稳定的气流。

本实施例中，轴流式风机的参数为型号：5FCEG7-5A-4；流量：3850～8000m3/h；全压：240～105Pa；转速：1400r/min；功率/电压：1.5kw/380V。实验台8采用木质材料制备而成，几何参数为：高度700mm，长度1500mm，宽度600mm。

在进行实验演示时，接通电源即可使用风机1。随后，当气流将丝线6吹起，可以手动调节机翼模型3与金属支架7的铰接处，从而调整机翼模型3迎角和前缘缝翼的开或者合，后缘襟翼是通过手动直接调节其展开的角度即可。通过观察丝线6飘动特点，能够了解迎角、前缘缝翼的开合以及后缘襟翼展开程度对机翼表面气流的影响。

Claims (9)

1.一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，该装置包括实验台架、分别设置在实验台架前后两端的风机以及机翼模型，所述的风机与机翼模型之间还设有整流机构，该整流机构与风机固定连接，所述的整流机构上还设有多条丝线，所述的风机产生气流，经整流机构变为低速稳定气流场，吹动丝线飘过机翼模型上下表面，演示机翼气动性能。

2.根据权利要求1所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的风机为轴流式风机，该轴流式风机固定在实验台架的前端。

3.根据权利要求1所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的整流机构包括整流罩、设置在整流罩中的整流锥及整流栅，所述的整流锥安装在风机叶片中央后方，所述的整流栅横竖交叉设置在整流罩中。

4.根据权利要求3所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的整流罩为筒状整流罩。

5.根据权利要求3所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的丝线一端固定在整流栅上，另一端自由垂落。

6.根据权利要求1所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的机翼模型底部设有金属支架，并通过金属支架固定在实验台架的后端。

7.根据权利要求6所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的机翼模型的底部与金属支架铰接固定。

8.根据权利要求7所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的机翼模型的前后部还分别安装有前缘缝翼、后缘襟翼。

9.根据权利要求1所述的一种用于演示机翼气动性能的实验装置，其特征在于，所述的实验台架包括实验台以及设置在实验台底部的四个支撑腿，该支撑腿底部还设有滚轮。