CN211855780U - 一种用于提升低速风洞风速的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于提升低速风洞风速的实验装置。其包括提速系统、固定系统和夹持系统；提速系统包括从左到右依次连接且水平设置的圆台形后部管道、圆柱形中部管道和圆柱形前部管道；固定系统包括矩形挡风板、支撑立柱和工字形支撑杆；夹持系统包括内侧立柱、半环形抱勾装置和支撑底座。本实用新型优点：未对原有低速风洞的实验段进行破坏，是在不影响原有功能情况下的一系列改造。整体结构简单，易于安装，成本低，运行过程稳定，可保证低速风洞实验的安全可靠。便于拆卸，可在现有设计基础上安装其他装置，充分满足设计实验的多样性，可高效、简便地对现有低速风洞进行小规模改造，为低速风洞的改进提供一定的参考。

Description

一种用于提升低速风洞风速的实验装置

技术领域

本实用新型属于机械设备技术领域，特别是涉及一种用于提升低速风洞风速的实验装置。

背景技术

自1871年英国人温罕姆建造第一个低速风洞以来，风洞就是进行空气动力学的一种基本设备。迄今为止大部分气动力实验都是在风洞中完成的。在各类风洞中，低速风洞是出现最早、发展最完备、种类和数量最多的一种风洞，拥有着广泛的用途。随着工业科学技术的发展，风洞在非航空、航天领域的应用也日趋广泛。例如，气流测试仪器的标定；普通建筑、高层建筑、电视塔、高压电缆、大型塔架及其他各类建筑物的风载性能；汽车、火车及其他车辆的气动特性，大气污染现象，各类风力机械，防风林和防沙林，体育机械的性能等等，都需要利用风洞实验的技术，在风洞中进行各种试验。

据统计，全世界的风洞在1000座以上，而国内高校配备的风洞实验装置都以低速风洞为主，这是因为亚音速、跨音速以及超音速风洞装置不仅在兴建时占地面积大，而且对风机、冷却设备、气密性的要求也非常严格，因此造价十分昂贵。但在诸多情况下，低速风洞难以满足各类实验要求，例如，在航空领域，B787，A380等飞机的巡航马赫数在0.7-0.85之间，流体各项性质要在高速流场下才能测得；当汽车高速行驶时，通过研究此时由气流分离引起的气动阻力实验，可有效降低气动阻力系数；对火车机车进行风洞实验，研究流线型的影响，可将阻力系数从0.8-1.05降低到0.3-0.4。种种实验表明，低速风洞实验难以满足各行业中崭新的研究内容，因此提出一种安全有效的低速风洞改进装置具有一定的实用价值。

目前，国内外对于风洞实验装置的改进案例较少，多数是对风洞的大面积改造，此类改造可操作性低，对高校设计风动实验不具备参考价值。因此在进行有关风洞的各项试验时，设计简单、成本低廉的风洞低速改进装置具有较好的社会效益与经济效益。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种简单、实用、有效的用于提升低速风洞风速的实验装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的用于提升低速风洞风速的实验装置设置在低速风洞的实验段中，所述的低速风洞包括从左到右依次连接的收缩段、实验段和扩张段；所述的用于提升低速风洞风速的实验装置包括：提速系统、固定系统和夹持系统；其中提速系统包括从左到右依次连接且水平设置的圆台形后部管道、圆柱形中部管道和圆柱形前部管道；固定系统包括矩形挡风板、支撑立柱和工字形支撑杆；矩形挡风板垂直固定在收缩段和实验段的连接处，中部形成有一个与圆台形后部管道后端口相接的圆孔；两根支撑立柱分别位于圆台形后部管道后端两侧部位，上下端分别通过垫片安装在实验段的顶板和底板上；至少两个工字形支撑杆的后端分别固定在位于两根支撑立柱后侧的矩形挡风板上，前端分别固定在两根支撑立柱上，由此分担来流对矩形挡风板的推力；夹持系统包括内侧立柱、半环形抱勾装置和支撑底座；两根内侧立柱分别位于圆台形后部管道中部两侧部位，上下端分别通过垫片安装在实验段的顶板和底板上；两个半环形抱勾装置的一端固定在两根内侧立柱的中部，另一端固定在圆台形后部管道中部的外表面上，由此将圆台形后部管道的重力均分在内侧立柱上；支撑底座由下部支撑杆和上部半环形托构成，下部支撑杆的下端通过垫片固定在位于圆柱形中部管道下方的实验段的底板上，上部半环形托夹在圆柱形中部管道的下部，用于承担圆柱形中部管道的重力。

所述的圆柱形中部管道的长度大于圆柱形前部管道的长度。

所述的用于提升低速风洞风速的实验装置中的所有部件均采用钢材制成。

所述的矩形挡风板与圆台形后部管道、圆台形后部管道与圆柱形中部管道、圆柱形中部管道与圆柱形前部管道之间以可拆卸的方式连接。

与其他风洞实验室改进方案相比，本实用新型提供的用于提升低速风洞风速的实验装置的优点是：

1、本装置未对原有低速风洞的实验段进行破坏，是在不影响原有功能情况下的一系列改造。

2、本装置整体结构简单，易于安装，成本低，运行过程稳定，可保证低速风洞实验的安全可靠。

3、本装置便于拆卸，可在现有设计基础上安装其他装置，充分满足设计实验的多样性，可高效、简便地对现有低速风洞进行小规模改造，为低速风洞的改进提供一定的参考。

附图说明

图1为安装有本实验改进装置的低速风洞结构示意图。

图2为本实验改进装置整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本实验改进装置的具体方案。

如图1—图2所示，本实用新型提供的用于提升低速风洞风速的实验装置设置在低速风洞的实验段2中，所述的低速风洞包括从左到右依次连接的收缩段1、实验段2和扩张段3；所述的用于提升低速风洞风速的实验装置包括：提速系统、固定系统和夹持系统；其中提速系统包括从左到右依次连接且水平设置的圆台形后部管道11、圆柱形中部管道12和圆柱形前部管道13；固定系统包括矩形挡风板21、支撑立柱22和工字形支撑杆23；矩形挡风板21垂直固定在收缩段1和实验段2的连接处，中部形成有一个与圆台形后部管道11后端口相接的圆孔；两根支撑立柱22分别位于圆台形后部管道11后端两侧部位，上下端分别通过垫片24安装在实验段2的顶板和底板上；至少两个工字形支撑杆23的后端分别固定在位于两根支撑立柱22后侧的矩形挡风板21上，前端分别固定在两根支撑立柱22上，由此分担来流对矩形挡风板21的推力；夹持系统包括内侧立柱31、半环形抱勾装置32 和支撑底座33；两根内侧立柱31分别位于圆台形后部管道11中部两侧部位，上下端分别通过垫片24安装在实验段2的顶板和底板上；两个半环形抱勾装置32的一端固定在两根内侧立柱31的中部，另一端固定在圆台形后部管道11中部的外表面上，由此将圆台形后部管道11的重力均分在内侧立柱31上；支撑底座33由下部支撑杆和上部半环形托构成，下部支撑杆的下端通过垫片24固定在位于圆柱形中部管道12下方的实验段2的底板上，上部半环形托夹在圆柱形中部管道12的下部，用于承担圆柱形中部管道12的重力。

所述的圆柱形中部管道12的长度大于圆柱形前部管道13的长度。

所述的用于提升低速风洞风速的实验装置中的所有部件均采用钢材制成。

所述的矩形挡风板21与圆台形后部管道11、圆台形后部管道11 与圆柱形中部管道12、圆柱形中部管道12与圆柱形前部管道13之间以可拆卸的方式连接。

现将本实用新型提供的用于提升低速风洞风速的实验装置的工作原理阐述如下：

在进行实验时，首先由实验人员将其上布置有传感器的诸如飞机模型在内的待测试件4固定在圆柱形前部管道13内，然后连接低速风洞预留数据接口，调试软件，读取传感器数据。待调试好后，开启风机开关，这时气流将从低速风洞的收缩段1经矩形挡风板21上的圆孔依次流入圆台形后部管道11、圆柱形中部管道12和圆柱形前部管道 13，在圆台形后部管道11中实现气流加速，在圆柱形中部管道12中使气流流场趋于稳定，最后流经圆柱形前部管道13及待测试件4，从而实现在高速流场环境中进行实验的目的。在此过程中，可利用测量装置测量相关实验数据，最后气流从扩张段3向外排出。

本实验改进装置整体构造简单，易于安装，为方便实验，提速系统、固定系统、夹持系统和待测试件4均可拆卸更换，运行过程中的实验数据可通过测量装置直接测量，直观简单，此外，整个改进过程不会对原有低速风洞的实验段2产生破坏，不影响原有低速风洞的功能。相较于其他各类风洞的大面积改造，此类改进方案成本低廉，可操作性高，对高校风洞实验室改造具有一定的指导意义。

Claims (4)

1.一种用于提升低速风洞风速的实验装置，设置在低速风洞的实验段(2)中，所述的低速风洞包括从左到右依次连接的收缩段(1)、实验段(2)和扩张段(3)；其特征在于：所述的用于提升低速风洞风速的实验装置包括：提速系统、固定系统和夹持系统；其中提速系统包括从左到右依次连接且水平设置的圆台形后部管道(11)、圆柱形中部管道(12)和圆柱形前部管道(13)；固定系统包括矩形挡风板(21)、支撑立柱(22)和工字形支撑杆(23)；矩形挡风板(21)垂直固定在收缩段(1)和实验段(2)的连接处，中部形成有一个与圆台形后部管道(11)后端口相接的圆孔；两根支撑立柱(22)分别位于圆台形后部管道(11)后端两侧部位，上下端分别通过垫片(24)安装在实验段(2)的顶板和底板上；至少两个工字形支撑杆(23)的后端分别固定在位于两根支撑立柱(22)后侧的矩形挡风板(21)上，前端分别固定在两根支撑立柱(22)上，由此分担来流对矩形挡风板(21)的推力；夹持系统包括内侧立柱(31)、半环形抱勾装置(32)和支撑底座(33)；两根内侧立柱(31)分别位于圆台形后部管道(11)中部两侧部位，上下端分别通过垫片(24)安装在实验段(2)的顶板和底板上；两个半环形抱勾装置(32)的一端固定在两根内侧立柱(31)的中部，另一端固定在圆台形后部管道(11)中部的外表面上，由此将圆台形后部管道(11)的重力均分在内侧立柱(31)上；支撑底座(33)由下部支撑杆和上部半环形托构成，下部支撑杆的下端通过垫片(24)固定在位于圆柱形中部管道(12)下方的实验段(2)的底板上，上部半环形托夹在圆柱形中部管道(12)的下部，用于承担圆柱形中部管道(12)的重力。

2.根据权利要求1所述的用于提升低速风洞风速的实验装置，其特征在于：所述的圆柱形中部管道(12)的长度大于圆柱形前部管道(13)的长度。

3.根据权利要求1所述的用于提升低速风洞风速的实验装置，其特征在于：所述的用于提升低速风洞风速的实验装置中的所有部件均采用钢材制成。

4.根据权利要求1所述的用于提升低速风洞风速的实验装置，其特征在于：所述的矩形挡风板(21)与圆台形后部管道(11)、圆台形后部管道(11)与圆柱形中部管道(12)、圆柱形中部管道(12)与圆柱形前部管道(13)之间以可拆卸的方式连接。

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