CN207540760U - 一种开放式烟气风洞 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开放式烟气风洞，属于试验设备领域。风洞包括实验箱、冷凝机和蓄水箱，实验箱中固定有模型装载平板，水平风道的前端和后端分别连接进口整流段和出口整流段，进口整流段的前端设有进风口，出口整流段的后端依次连接冷凝机、引流器和出风口；所述的进口整流段中布设有进口整流格栅，所述的出口整流段中布设有出口整流格栅；在进口整流格栅和水平风道入口之间的进口整流段中布设有导烟管，所述的导烟管中开设有若干个出烟口，导烟管位于进口整流段中的一端封闭，另一端连接位于蓄水箱液面以下的雾化机，使雾化机产生的水雾从出烟口进入进口整流段中。本实用新型设计轻便合理，可以直观演示风洞实验，是现代教学的理想仪器。

Description

一种开放式烟气风洞

技术领域

本实用新型属于实验演示仪器领域，具体涉及一种开放式烟气风洞。

背景技术

流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。风洞一般称之为风洞试验。简单地说，就是依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。风洞实验是高校及职业院校中流体力学课程的一项重要的实验，涉及的知识点众多，主要涉及测力实验、测压实验、传热实验、动态模型实验和流态观测实验。

烟气风洞是一种以一条条烟迹模拟气流流线以显示物体绕流流谱的直流式低速风洞。一般多为二维的，但也有三维的。这种风洞有一个发烟器，用导管把发烟器产生的烟输送到模型前方的喷烟排管，由排管喷出带色的浓烟，顺流而下绕过模型，便清晰地显示出模型绕流流谱。对烟风洞要求流场均匀，紊流度小，速度不宜过高，以使烟迹不致扩散。发烟剂多用沸点高于350摄氏度的优质重洗涤矿物油。然后风洞试验通常在密封空间中进行，而发烟剂产生的烟气通常是呛人甚至有毒的，长时间接触会对试验人员的身体造成损害。

发明内容

本实用新型的目的解决现有技术中存在的问题，并提供一种开放式烟气风洞，以实现环保无污染的烟风洞试验。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

开放式烟气风洞，其包括实验箱、冷凝机和蓄水箱，实验箱中固定有模型装载平板，模型装载平板与实验箱外壳之间形成一条水平风道，待进行风洞试验的实验组件挂载于模型装载平板上并位于水平风道中；水平风道的前端和后端分别连接进口整流段和出口整流段，进口整流段的前端设有进风口，出口整流段的后端依次连接冷凝机、引流器和出风口；所述的进口整流段中布设有进口整流格栅，所述的出口整流段中布设有出口整流格栅；在进口整流格栅和水平风道入口之间的进口整流段中布设有导烟管，所述的导烟管中开设有若干个出烟口，导烟管位于进口整流段中的一端封闭，另一端连接位于蓄水箱液面以下的雾化机，使雾化机产生的水雾从出烟口进入进口整流段中。

本实用新型中，烟气风洞中以雾化机产生的水雾来代替原本的烟气，并在风洞的末端利用冷凝器对水雾进行回收，使得整个风洞试验过程不仅能够直观显示气流流线，同时使得不会产生烟气等污染物。

作为优选，所述的实验箱上设置有悬挂部件，用于悬挂实验箱。

作为优选，所述的冷凝机的凝水网格下方连接若干条收集管，收集管末端连接至回收槽中，用于将在冷凝机中冷凝的液态水收集至回收槽中。

作为优选，所述的回收槽通过回水管连接至蓄水箱，形成回水管路。

作为优选，所述的冷凝机顶部设有散热器。

作为优选，所述的进风口和/或出风口呈外扩的喇叭形状，使进风和出风能够尽可能地保持流畅。

作为优选，所述的进口整流格栅相互平行的均布与进口整流段内部横截面上，以提高流场的均匀性和平整性。

作为优选，所述的出口整流格栅相互平行的均布与出口整流段内部横截面上，以提高气体的均匀性和平整性。

作为优选，所述的实验箱采用透明材质，以便于观察内部流体形态。

作为优选，所述的进口整流格栅和/或出口整流格栅均呈流线型，以便减少对风道内气流的扰动，减少风洞流态显示过程中的误差。

与现有技术中的烟气风洞相比，本实用新型的优点如下：

1)一改以往的烟气风洞实验仪，将实验中使用的介质烟，改为对人体无害、无污染的水雾；

2)其中的可拆卸模型装载平板，使实验更加方便更换实验组件；

3)此风洞装置还增加了冷凝回收系统，可将实验介质水雾进行回收再利用，且对实验没有不利的影响，更加环保、节能。

附图说明

图1是一种开放式烟气风洞结构示意图；

图2是另一种开放式烟气风洞结构示意图；

图中：进风口1、进口整流段2、进口整流格栅3、导烟管4、出烟口5、可拆卸模型装载平板6、实验箱7、实验组件8、悬挂部件9、出口整流段10、出口整流格栅11、回收箱12、散热器13、冷凝机14、凝水网格15、引流器16、出风口17、收集管18、回收槽19、回水管20、雾化机21、蓄水箱22、导烟管23。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为一实施例中开放式烟气风洞的具体结构示意图，其主体包括实验箱7、冷凝机14和蓄水箱22三部分。实验箱7采用有机玻璃等透明材质制成，其背面可拆卸式固定有一块深色的模型装载平板6，模型装载平板6与实验箱7的其余壳体之间形成一条平行风道。待进行风洞试验的实验组件8挂载于模型装载平板6上并位于水平风道中。烟气从该风道中流入，并在实验组件8前后位置形成气流流线，并在深色的模型装载平板6映衬下显示物体绕流流谱。水平风道的前端和后端分别连接进口整流段2和出口整流段10，进口整流段2的前端设有呈外扩的喇叭形状的进风口1，出口整流段10的后端依次连接冷凝机14、引流器16和呈外扩的喇叭形状的出风口17。为了提高流场的平整性，在进口整流段2中布设有进口整流格栅3，出口整流段10中布设有出口整流格栅11。进口整流格栅3和出口整流格栅11中均包含多条相互平行的格栅条，格栅条的端部及中部均呈流线型，以减少对气体的扰动。格栅条尽量均布在整个风道的横截面上。另外，在本实施例中，不采用传统的发烟器，而是采用水雾发生装置来产生显示流线的烟气。其具体做法为：在进口整流格栅3和水平风道入口之间的进口整流段2中布设有导烟管4，导烟管4上均匀开设有若干个出烟口5，导烟管4位于进口整流段2中的一端封闭，另一端连接一台雾化机21的出雾口，雾化机21放置于蓄水箱22中，使用时在蓄水箱22中注入没过雾化机21的水。雾化机21产生的水雾经由导烟管4输送，从出烟口5进入进口整流段2中，并被从进风口1流入的气体带动进入实验箱7的水平风道中。实验箱7的两端设置有勾状的悬挂部件9，用于悬挂实验箱7，以便于展示风洞实验。引流器16为一个抽气装置，设置在实验箱7后方，以减少对气体的扰动。

实验箱7中的水雾可以直接排放，但本实施例中，是由冷凝机14回收的。冷凝机14中具有凝水网格15，凝水网格15采用防水材料制成，设置于风道的横截面上，从出口整流段10流出的携带水雾的气体需经过凝水网格15后才能从在引流器16的牵引下从出风口17排出。凝水网格15由冷凝机14的制冷组件提供冷量，保持低温状态。而冷凝机14顶部设置一个散热器13。

在另一实施例中，如图2所示，由于冷凝机14的凝水网格15下方由于会聚集水滴，因此需连接多条收集管18，收集管18末端连接至回收槽19中，用于将在冷凝机14中冷凝的液态水收集至回收槽19中。回收槽19通过回水管20连接至蓄水箱22，形成回水管路，以便水的循环使用。

本实用新型图2所示风洞的工作过程是：开启引流器16，实验箱7内开始产生流场，打开雾化机21，气流通过进口整流格栅3稳定流态，水雾通过导烟管4进入进口整流段2，凭借水雾通过实验组件8时可以清楚的观察气流的流态，水雾经过实验箱7后进入出口整流段10，通过整流格栅11稳定气流，水雾经过凝水网格15时由于受到冷凝机14的作用，凝成水珠后通过收集管18进入回收槽19中，再由回水管20进入蓄水箱22，并不断循环使用。使用完毕后，仅需将模型装载平板6从实验箱7上拆卸下，然后更换实验组件8后可以进行下一试验。所有试验完毕后，擦干整个装置即可。

以上所述的实施例只是本实用新型的几种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种开放式烟气风洞，其特征在于，包括实验箱(7)、冷凝机(14)和蓄水箱(22)，实验箱(7)中固定有模型装载平板(6)，模型装载平板(6)与实验箱(7)外壳之间形成一条水平风道，待进行风洞试验的实验组件(8)挂载于模型装载平板(6)上并位于水平风道中；水平风道的前端和后端分别连接进口整流段(2)和出口整流段(10)，进口整流段(2)的前端设有进风口(1)，出口整流段(10)的后端依次连接冷凝机(14)、引流器(16)和出风口(17)；所述的进口整流段(2)中布设有进口整流格栅(3)，所述的出口整流段(10)中布设有出口整流格栅(11)；在进口整流格栅(3)和水平风道入口之间的进口整流段(2)中布设有导烟管(4)，所述的导烟管(4)中开设有若干个出烟口(5)，导烟管(4)位于进口整流段(2)中的一端封闭，另一端连接位于蓄水箱(22)液面以下的雾化机(21)，使雾化机(21)产生的水雾从出烟口(5)进入进口整流段(2)中。

2.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的实验箱(7)上设置有悬挂部件(9)，用于悬挂实验箱(7)。

3.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的冷凝机(14)的凝水网格(15)下方连接若干条收集管(18)，收集管(18)末端连接至回收槽(19)中，用于将在冷凝机(14)中冷凝的液态水收集至回收槽(19)中。

4.如权利要求3所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的回收槽(19)通过回水管(20)连接至蓄水箱(22)，形成回水管路。

5.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的冷凝机(14)顶部设有散热器(13)。

6.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的进风口(1)和/或出风口(17)呈外扩的喇叭形状。

7.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的进口整流格栅(3)相互平行的均布与进口整流段(2)内部横截面上。

8.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的出口整流格栅(11)相互平行的均布与出口整流段(10)内部横截面上。

9.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的实验箱(7)采用透明材质。

10.如权利要求1所述的开放式烟气风洞，其特征在于，所述的进口整流格栅(3)和/或出口整流格栅(11)均呈流线型。