CN2927023Y

CN2927023Y - 开口式低速风洞收集口结构

Info

Publication number: CN2927023Y
Application number: CN 200620043026
Authority: CN
Inventors: 万钢; 郑志强; 王毅刚; 杨志刚
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2016-06-22

Abstract

本实用新型属于汽车风洞技术领域，具体涉及一种开口式低速风洞收集口结构。开口式低速风洞依次由喷口、射流段、收集口、扩散段组成，喷口、射流段和收集口位于风洞驻室内，其特征在于收集口由收集口主体和收集口喉部相连组成，收集口主体由三块活动板和一块底板相连组成，呈锥形，收集口喉部呈柱形，收集口喉部沿纵向开槽，槽的数目为1－5个。槽为垂直于轴线的直槽或与轴线成不同角度的斜向槽。本实用新型从改变气动声学的诱发流场出发，进行了局部结构改进，从而改变了收集口附近流场结构，进而改善声学环境，起到了抑制颤振幅值的效果，改善了驻室中轴线的压力梯度。

Description

开口式低速风洞收集口结构

技术领域

本实用新型属于汽车风洞技术领域，具体涉及一种开口式低速风洞收集口结构。

背景技术

随着汽车工业的发展，道路车辆噪声已经成为影响城镇居民生活舒适程度非常重要的因素之一，因而在汽车工业的发展过程中如何在设计阶段就能预测并采取有效措施降低车内噪声也成为研究的前沿。众所周知，汽车风洞是研究并提高汽车各项性能的主要工具，那么如果要研究汽车噪声声源，传播途径及车内噪声分布等各项性能，就必须要求作为工具的汽车风洞的本底噪声要足够低，这样才能尽量减少由于背景噪声所带来的对研究结果产生的干扰。

从上世纪70年代以来，人们逐渐认识到汽车风洞中普遍存在着低频颤振现象，即在全尺寸风洞中，声压频率谱中低于20Hz的频谱段会出现几个明显的共振峰值，而且这些峰值的频率和风速存在一定关系，其峰值更是难以预测，因而如何降低低频颤振幅值的研究在汽车风洞的设计过程中也逐渐成为必需的科研攻关项目之一，国外的风洞建设经验表明，如果不能有效抑制低频颤振现象，不仅是会给相关的风洞实验带来严重的影响，甚至有可能破坏风洞本身的结构。由于人们对产生这样的颤振机理不是很明确，因而出现了各式各样的控制方法，然而不同的控制装置对于不同的风洞来讲效果也不尽相同，同时也各有其优缺点，但普遍存在的问题有以下几种：

1)抑制低频颤振幅值的同时引起了高频段噪声的增加；

2)改善声学场的同时引起了流场轴向压力分布不均匀，导致流场品质和风洞效率的降低。

所以，目前还需要不断试验开发新型控制装置来抑制低频颤振幅值，同时还要尽可能避免或减少上述负面影响，这样才能在汽车风洞中获得良好的实验环境。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种不仅能有效抑制风洞中存在的低频颤振现象，同时也能改善风洞中流场轴向压力梯度的开口式低速风洞收集口结构。

本实用新型提出的开口式低速风洞收集口结构，开口式低速风洞依次由喷口1、射流段2、收集口、扩散段5组成，喷口1、射流段2和收集口位于风洞驻室9内，其中，收集口由收集口主体3和收集口喉部4相连组成，收集口主体3由三块活动板6和驻室地板相连组成，呈锥形，收集口喉部4呈柱形，收集口喉部4沿纵向开槽，槽的数目为1-5个。

本实用新型中，槽为垂直于轴线的直槽7或与轴线成不同角度的斜向槽8。

本实用新型使用时，在保证射流段长度不变的情况下，将收集口主体上的三个活动板的宽度减小，同时将收集口主体沿轴线向喷口方向前移相应的距离，这样在收集口主体和驻室壁面之间将产生相应的间隙，这样的间隙类似于将收集口与驻室壁面相连的喉部切开不同的槽。

本实用新型能有效抑制低频颤振、改善射流段轴向压力分布。使用本实用新型对于低频颤振幅值产生不同的抑制效果，可以通过计算压力脉动系数Cp，peak来衡量降噪效果，计算方法如下：

Cp, peak = \frac{{\tilde{p}}_{\max}}{p_{dyn}} = \frac{10 (\frac{L_{p, peak}}{20} + 1 g p_{0})}{p_{dyn}}

Cp，peak——某一频率段下峰值处压力脉动系数；

——最大脉动压力值；

_pdyn——测点动压；

p₀——参考压力(20μPa)

Lp，peak——某一频率段下峰值处声压级。

通常情况下，低频颤振幅值随着风速的增加不断增加，如图5所示，以风速为40m/s为例，在收集口喉部开槽，其最大降噪效果可达28dB，而射流段的压力脉动也从0.5％～12.5％的范围减小为0.5％～2.5％，使得风洞实验段的气流更加稳定，有利于气动声学实验的进行。

本实用新型的有益效果：本实用新型从改变气动声学的诱发流场出发，进行了局部结构改进，从而改变了收集口附近流场结构，进而改善声学环境，不仅有效的抑制风洞中存在的低频颤振现象，同时也进一步改善风洞中流场轴向压力梯度使其变化更加平缓，而且压力脉动值也有效降低，这些都有利于风洞中进行空气动力学及噪声分析实验，从而取得可信的实验数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构图示。

图2为本实用新型收集口喉部直槽结构图示。

图3为图2中的A-A剖视图。

图4为本实用新型收集口喉部斜向槽结构图示。

图5为图4中的B-B剖视图。

图6为射流段轴线压力分布曲线，其中点划线为原有结构时的射流段轴线压力分布曲线，实线为使用本实用新型时射流段轴线压力分布曲线。

图7为实施例1的降噪效果，(a)为原始状态，(b)为采用本实用新型降噪效果，这里为了能清晰地说明槽型结构效果，纵轴坐标未采用同一数值。

图8为实施例2的降噪效果，(a)为原始状态，(b)为采用本实用新型降噪效果，这里为了能清晰地说明槽型结构效果，纵轴坐标未采用同一数值。

图9为实施例3的降噪效果，(a)为原始状态，(b)为采用本实用新型降噪效果，这里为了能清晰地说明槽型结构效果，纵轴坐标未采用同一数值。

图中标号：1为喷口，2为射流段，3为收集口主体，4为收集口喉部，5为扩散段，6为活动板，7为直槽，8为斜向槽，9为风洞驻室。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本实用新型。

实施例1，风洞依次由喷口、射流段、收集口、扩散段组成，喷口、射流段和收集口位于风洞驻室内，其中，收集口由收集口主体和收集口喉部相连组成，在收集口喉部切开一个宽度为30mm的直槽。采取不同的风速，从图7中的压力脉动系数Cp，peak图可以看出，在三个主要颤振频率附近，切开直槽后都起到了明显的降噪效果，图中Cp3即频率为40-50Hz附近处出现的最大峰值降幅达到了22dB，压力脉动系数从8.25％降到了0.63％，降幅达到了92％，同时对于其他几个频率段出现的低频颤振幅值也有很大程度地降低。

实施例2：风洞依次由喷口、射流段、收集口、扩散段组成，喷口、射流段和收集口位于风洞驻室内，其中，收集口由收集口主体和收集口喉部相连组成，在收集口喉部切开三个宽度为15mm的直槽。采取不同的风速，从图8中的压力脉动系数Cp，peak图可以看出，在三个主要颤振频率附近，切开直槽后都起到了明显的降噪效果，图中Cp1即频率为40-50Hz附近处出现的最大峰值降幅达到了23dB，压力脉动系数从8.25％降到了0.57％，降幅达到了93％，可以看出该结构同样能大幅降低几个频率段的颤振峰值。

实施例3：风洞依次由喷口、射流段、收集口、扩散段组成，喷口、射流段和收集口位于风洞驻室内，其中，收集口由收集口主体和收集口喉部相连组成，在收集口喉部切开三个宽度15mm的斜向槽。从图9中的压力脉动系数Cp，peak图可以看出，该结构同样能大幅降低几个频率段的颤振峰值。

从实施例1-3的实验结果来看，本实用新型取得了很好的效果，驻室中轴线处标准测点的低频颤振幅值最大降幅可达92％，特别是对于几个不同的颤振频率段都起到了抑制颤振幅值的效果，同时从流场压力分布实验结果来看，采取本实用新型后进一步改善了驻室中轴线的压力梯度，使其变化更加平缓，而且压力脉动值也有效降低，这些都有利于风洞中进行空气动力学及噪声分析实验，从而取得可信的实验数据。

Claims

1、一种开口式低速风洞收集口结构，开口式低速风洞依次由喷口(1)、射流段(2)、收集口、扩散段(5)组成，喷口(1)、射流段(2)和收集口位于风洞驻室(9)内，其特征在于收集口由收集口主体(3)和收集口喉部(4)相连组成，收集口主体(3)由三块活动板(6)和驻室底板相连组成，呈锥形，收集口喉部(4)呈柱形，收集口喉部(4)沿纵向开槽，槽的数目为1-5个。

2、根据权利要求1所述的开口式低速风洞收集口结构，其特征在于槽为垂直于轴线的直槽(7)或与轴线成不同角度的斜向槽(8)。