CN215414302U - 一种用于实验室中的小型风洞装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于实验室中的小型风洞装置，包括风机、控制系统、第一收缩风道、稳定风道、第二收缩风道和实验风道，风机壳体的出风口与第一收缩风道的进风口相连，第一收缩风道的出风口与稳定风道的进风口相连，稳定风道的出风口与第二收缩风道的进风口相连，第二收缩风道的出风口与实验风道的进风口相连；所述的控制系统设在风机壳体上，所述的稳定风道内依次包括稳流段和静流段，稳流段设有蜂窝通道，蜂窝通道的末端设有阻尼板。本实用新型结构简单，便于实验室中搭建，并且可以根据实际需求更改尺寸，适应各种需求。洞体中采用多种稳流装置，保证气流的低湍流度的同时，可以扩大风速的范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风洞装置，特别涉及一种用于实验室中的小型风洞装置。
背景技术
随着国内物理学的发展，低速的稳定气流在实验室中的应用场景越来越广泛。目前，模拟气流环境常通过风洞实现。风洞洞体隔绝外部气流影响，通过喷管等提高气流速度，降低气流湍流度，提高气流品质，从而得到各种速度下的稳定气流。然而，目前建造的风洞多为大型、专业化程度高的风洞实验室，虽然可制造高品质的高速气流，但造价昂贵，不可移动，建设困难，使用门槛较高，不适用于普通实验室。基于上述考量，希望设计出一款造价低、易于搭建安装、能够输出一定的风速并保持较高的气流品质的小型风洞。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种用于实验室中的小型风洞装置，包括风机、控制系统、第一收缩风道、稳定风道、第二收缩风道和实验风道，所述的风机设在风机壳体内，风机壳体的出风口与第一收缩风道的进风口相连，第一收缩风道的出风口与稳定风道的进风口相连，稳定风道的出风口与第二收缩风道的进风口相连，第二收缩风道的出风口与实验风道的进风口相连；所述的控制系统设在风机壳体上，通过线路与风机相连；所述的稳定风道内依次包括稳流段和静流段，稳流段设有蜂窝通道，蜂窝通道的末端设有阻尼板。
所述的控制系统包括控制器电路板、开关键和调节旋钮，控制器电路板设在控制系统壳体内，控制系统壳体设在风机壳体外部；开关键和调节旋钮分别设在控制系统壳体表面，与控制器电路板相连；控制器电路板与风机内的电机相连。
所述的第一收缩风道和第二收缩风道的口径从进风口向出风口方向逐渐缩小，管壁曲线符合维氏曲线。
所述稳定风道内的蜂窝通道由数个正六边形通道叠加而成，蜂窝通道的长细比为2.7；所述稳定风道内的静流段的长度为稳定风道直径的0.5倍。
所述稳定风道内的阻尼板为板状结构，其上均匀分布有数个通孔。
所述的实验风道的管壁上开设有安装孔，风速仪探头从安装孔插入到实验风道内。
所述的风机壳体为柱状筒体，进风口处设有防护网。
所述的实验风道截面为圆形，实验风道的管壁从进风口向出风口方向沿径向扩展0.5-1度。
本实用新型的工作原理：
按动开关键开启风机，通过风机扇叶转动产生气流，经由第一收缩风道后气流升压、增速后进入稳定风道内，依次流经稳流段和静流段：稳流段内的蜂窝通道对气流进行导向，并分割气流大漩涡，加快漩涡的衰减，改善气流的速度分布，并降低气流的横向和纵向的湍流度，气流继续流经阻尼板，降低气流的轴向湍流度；稳定后的气流在静流段内充分均匀和稳定，使气流的湍流度进一步充分衰减；平稳气流再经过第二收缩风道的收缩增压进入实验风道内，供实验使用。
实验风道内的风速仪探头检测风速，实验人员根据风速值调整调节旋钮控制风机电机功率，进而调整风速大小，达到控制风速的目的。
本实用新型的有益效果：
本实用新型结构简单，便于实验室中搭建，并且可以根据实际需求更改尺寸，适应各种需求。流速平稳可控，符合小型风洞实验要求；洞体中采用多种稳流装置，经过多次增压稳流，保证气流的低湍流度的同时，可以扩大风速的范围。本实用新型适用于普通实验室等对低速层流有使用需求，却没有使用大型风洞的条件的场景。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图：
1、风机 2、控制系统 3、第一收缩风道 4、稳定风道
5、第二收缩风道 6、实验风道 7、风机壳体 8、稳流段
9、静流段 10、蜂窝通道 11、阻尼板 12、控制器电路板
13、开关键 14、调节旋钮 15、控制系统壳体 16、风速仪探头
17、防护网。
具体实施方式
请参阅图1所示：
本实用新型提供一种用于实验室中的小型风洞装置，包括风机1、控制系统2、第一收缩风道3、稳定风道4、第二收缩风道5和实验风道6，所述的风机1设在风机壳体7内，风机壳体7的出风口与第一收缩风道3的进风口相连，第一收缩风道3的出风口与稳定风道4的进风口相连，稳定风道4的出风口与第二收缩风道5的进风口相连，第二收缩风道5的出风口与实验风道6的进风口相连；所述的控制系统2设在风机壳体7上，通过线路与风机1相连；所述的稳定风道4内依次包括稳流段8和静流段9，稳流段8设有蜂窝通道10，蜂窝通道10的末端设有阻尼板11。风机为现有设备。
所述的控制系统2包括控制器电路板12、开关键13和调节旋钮14，控制器电路板12设在控制系统壳体15内，控制系统壳体15设在风机壳体7外部；开关键13和调节旋钮14分别设在控制系统壳体15表面，与控制器电路板12相连；控制器电路板12与风机1内的电机相连。控制器电路板12、开关键13和调节旋钮14均为现有设备。
所述的第一收缩风道3和第二收缩风道5的口径从进风口向出风口方向逐渐缩小。收缩风道利用其型面，将流体的压力能转化为动能，达到提高流体速度的目的。为了气流在曲线收缩后不发生明显分离，减小逆压梯度，从而获得良好的气流品质，收缩风道管壁型面采用维氏公式来设计：
式中：R1代表收缩风道进风口截面半径；R2代表收缩风道进风口截面半径；R代表轴向距离为x处的截面半径；
其中L为收缩风道的长度，取值为收缩风道进风口直径的一半。
所述稳定风道4内的蜂窝通道10由数个正六边形通道叠加而成，蜂窝通道10的长细比为2.7；所述稳定风道4内的静流段9的长度为稳定风道4直径的0.5倍。蜂窝通道10的壁越薄，压力损失也越小。
所述稳定风道4内的阻尼板11为板状结构，其上均匀分布有数个通孔。
所述的实验风道6的管壁上开设有安装孔，风速仪探头16从安装孔插入到实验风道6内。风速仪探头16为现有设备。
所述的风机壳体7为柱状筒体，进风口处设有防护网17，起到防护作用。
所述的实验风道6截面为圆形，实验风道6的管壁从进风口向出风口方向沿径向扩展0.5度，以减小试验段中逐渐增加的壁面边界层厚度产生的负静压梯度对实验的影响。
本实用新型的工作原理：
按动开关键13开启风机1，通过风机1扇叶转动产生气流，经由第一收缩风道3后气流升压、增速后进入稳定风道4内，依次流经稳流段8和静流段9：稳流段8内的蜂窝通道10对气流进行导向，并分割气流大漩涡，加快漩涡的衰减，改善气流的速度分布，并降低气流的横向和纵向的湍流度，气流继续流经阻尼板11，降低气流的轴向湍流度；稳定后的气流在静流段9内充分均匀和稳定，使气流的湍流度进一步充分衰减；平稳气流再经过第二收缩风道5的收缩增压进入实验风道6内进行实验。
实验风道6内的风速仪探头16检测风速，实验人员根据风速值调整调节旋钮14控制风机1电机功率，进而调整风速大小，达到控制风速的目的。
Claims (8)
1.一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：包括风机、控制系统、第一收缩风道、稳定风道、第二收缩风道和实验风道，所述的风机设在风机壳体内，风机壳体的出风口与第一收缩风道的进风口相连，第一收缩风道的出风口与稳定风道的进风口相连，稳定风道的出风口与第二收缩风道的进风口相连，第二收缩风道的出风口与实验风道的进风口相连；所述的控制系统设在风机壳体上，通过线路与风机相连；所述的稳定风道内依次包括稳流段和静流段，稳流段设有蜂窝通道，蜂窝通道的末端设有阻尼板。
2.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述的控制系统包括控制器电路板、开关键和调节旋钮，控制器电路板设在控制系统壳体内，控制系统壳体设在风机壳体外部；开关键和调节旋钮分别设在控制系统壳体表面，与控制器电路板相连；控制器电路板与风机内的电机相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述的第一收缩风道和第二收缩风道的口径从进风口向出风口方向逐渐缩小，管壁曲线符合维氏曲线。
4.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述稳定风道内的蜂窝通道由数个正六边形通道叠加而成，蜂窝通道的长细比为2.7；所述稳定风道内的静流段的长度为稳定风道直径的0.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述稳定风道内的阻尼板为板状结构，其上均匀分布有数个通孔。
6.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述的实验风道的管壁上开设有安装孔，风速仪探头从安装孔插入到实验风道内。
7.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述的风机壳体为柱状筒体，进风口处设有防护网。
8.根据权利要求1所述的一种用于实验室中的小型风洞装置，其特征在于：所述的实验风道截面为圆形，实验风道的管壁从进风口向出风口方向沿径向扩展0.5-1度。
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