EA008287B1

EA008287B1 - Wind tunnel and collector configuration therefor

Info

Publication number: EA008287B1
Application number: EA200600907A
Authority: EA
Inventors: Джон Дж. мл. Лейси
Original assignee: Эро Системз Энджиниринг, Инк.
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2007-04-27
Also published as: EA200600907A1

Abstract

An open jet wind tunnel having a test section (18), a nozzle exit (28) and a collector (30) in which the leading edge (34, 35, 36) of the collector is configured with at least a portion being non-uniformly spaced from the nozzle exit.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение в основном относится к аэродинамической трубе и к конструкции предназначенного для нее коллектора, а более конкретно оно касается аэродинамической трубы с открытой струей воздуха и с коллектором такой конструкции, которая способствует уменьшению резонанса при применении указанной трубы для проведения различных аэродинамических и акустических испытаний. Кроме того, данное изобретение относится также и к способу сооружения такой аэродинамической трубы и размещению испытываемых объектов, подвергаемых воздействию создаваемого аэродинамической трубой воздушного потока при проведении с ее помощью различных аэродинамических и акустических испытаний.The present invention mainly relates to a wind tunnel and to the design of the manifold intended for it, and more specifically it relates to a wind tunnel with an open air stream and a collector of such a design that helps to reduce resonance when using this pipe for various aerodynamic and acoustic tests. In addition, this invention also relates to a method for constructing such a wind tunnel and placing test objects exposed to the air flow generated by the wind tunnel during various aerodynamic and acoustic tests.

Уровень техникиState of the art

Существующая, по общему признанию, в настоящее время проблема в отношении многих аэродинамических труб с открытой струей воздуха состоит в пульсации, или резонансе, который возникает при различных частотах на определенных режимах эксплуатации. Аэродинамические трубы с открытой струей воздуха широко используются в автомобильной промышленности, а также в различных других отраслях промышленности с целью определения величины аэродинамических сил, воздействующих на испытываемое транспортное средство или иной объект, а также с целью определения влияния воздушного потока на аэродинамические и акустические характеристики конкретной конструкции транспортного средства. В типичной своей конфигурации, аэродинамическая труба с открытой струей воздуха содержит испытательную секцию, представляющую собой сравнительно большое помещение или же иную конфигурацию с замкнутым пространством, соответствующее сопло, расположенное с того конца испытательной секции, где в нее подается воздушный поток, а также коллектор, находящийся с того конца испытательной секции, где воздушный поток из нее отводится наружу. Во время проведения испытания, транспортное средство или же иной испытываемый объект устанавливается внутри указанной испытательной секции, где этот объект омывается воздушным потоком.The current admittedly present problem with many wind tunnels with an open air stream is the ripple, or resonance, that occurs at different frequencies in certain operating modes. Open-flow wind tunnels are widely used in the automotive industry, as well as in various other industries to determine the magnitude of the aerodynamic forces acting on the test vehicle or other object, as well as to determine the effect of air flow on the aerodynamic and acoustic characteristics of a particular design vehicle. In its typical configuration, the wind tunnel with an open air stream contains a test section, which is a relatively large room or other configuration with an enclosed space, a corresponding nozzle located at the end of the test section where it is supplied with air flow, as well as a collector located from the end of the test section where the air flow from it is diverted to the outside. During the test, a vehicle or other test object is installed inside the specified test section, where this object is washed by air flow.

Существующая для многих аэродинамических труб с открытой струей воздуха проблема, в связи с которой зачастую ограничивается применение их при определенных скоростях воздушного потока, заключается в наличии явления пульсации, или резонанса, которое возникает при таких скоростях воздушного потока. В некоторых случаях при этой пульсации, или резонансе, воздушный поток и давление на пол помещения могут попросту становиться неустойчивыми или переменными, что может неблагоприятно сказываться на характеристиках воздушного потока, омывающего испытываемый объект. В результате этого получаемые данные испытаний становятся весьма неточными, а следовательно, и недостаточно надежными. В других случаях, пульсация, или резонанс могут быть настолько сильными, что возможно при этом нанесение соответствующих повреждений конструкции всего сооружения. Наличие этой проблемы в отношении существующих аэродинамических труб с открытой струей воздуха признается целым рядом авторитетных специалистов в данной области техники, которые считают, что такое явление пульсации, или резонанса, непосредственно связано со скоростями воздушного потока, развиваемыми в пределах испытательной секции установки, а также с размерами самой аэродинамической трубы, и еще, что механизм, который возбуждает такой резонанс, обусловлен взаимодействием между вихрями, возникающими в воздушном потоке на пути его движения от сопла к коллектору. Кроме того, существует также мнение, что благодаря сокращению длины испытательной секции при заданной скорости воздушного потока будет наблюдаться соответствующая тенденция к уменьшению резонансных явлений, возникающих при этой скорости воздушного потока. Однако такое техническое решение накладывает определенное ограничение на соответствующие возможности данной системы и зачастую, как возможный вариант урегулирования данной проблемы, практически не рассматривается, потому что для каждого конкретного применения нужно обеспечить необходимую длину испытательной секции установки. Соответственно, в той мере, в какой предпринимались отдельные попытки разрешить эту проблему, прежде всего, стремились обеспечить необходимое регулирование скоростей воздушного потока и/или размеров аэродинамической трубы и самой испытательной секции, стремясь тем самым избежать возникновения тех осложнений, которые обычно связаны с резонансными явлениями. Однако в результате оказалось, что при этом только изменяются те условия по частоте или же скорости воздушного потока, при которых наблюдается возникновение явления пульсации, или резонанса, либо накладываются какие-то еще существенные ограничения на данную систему.The problem existing for many wind tunnels with an open air stream, in connection with which their use at certain air flow rates is often limited, is the presence of a pulsation, or resonance, phenomenon that occurs at such air flow velocities. In some cases, with this pulsation, or resonance, the air flow and pressure on the floor of the room can simply become unstable or variable, which can adversely affect the characteristics of the air flow washing the test object. As a result of this, the obtained test data become very inaccurate, and therefore not sufficiently reliable. In other cases, the ripple or resonance can be so strong that it is possible to cause the corresponding damage to the structure of the entire structure. The presence of this problem in relation to existing wind tunnels with an open air stream is recognized by a number of authoritative experts in the field of technology who believe that such a phenomenon of pulsation, or resonance, is directly related to the air flow speeds developed within the test section of the installation, as well as the dimensions of the wind tunnel itself, and also, that the mechanism that excites such a resonance is due to the interaction between the vortices arising in the air stream along its path from nozzle to manifold. In addition, there is also the opinion that due to the reduction in the length of the test section at a given air flow rate, there will be a corresponding tendency to a decrease in the resonance phenomena arising at this air flow rate. However, such a technical solution imposes a certain restriction on the corresponding capabilities of this system and often, as a possible solution to this problem, is practically not considered, because for each specific application it is necessary to provide the necessary length of the test section of the installation. Accordingly, to the extent that individual attempts were made to solve this problem, first of all, they sought to provide the necessary control of air flow rates and / or the dimensions of the wind tunnel and the test section itself, thereby striving to avoid the occurrence of those complications that are usually associated with resonance phenomena . However, as a result, it turned out that in this case, only those conditions vary in frequency or air velocity, under which a ripple or resonance phenomenon is observed, or some other significant restrictions are imposed on this system.

Даже в том случае, когда предпринимались, как указано выше, соответствующие попытки устранить проблемы, связанные с возникновением резонанса, практическое использование той или иной аэродинамической трубы с целью проведения испытаний в воздушном потоке какого-либо испытываемого объекта, к примеру, такого как транспортное средство, предусматривает применение такой аэродинамической трубы, которая имеет вполне определенный размер, в том числе и соответствующий размер своего сопла, а также длину своей испытательной секции относительно испытываемого в ней транспортного средства, благодаря чему обеспечивается точная и надежная имитация соответствующих дорожных условий для проведения испытаний конкретного параметра, определяющего эксплуатационные свойства транспортного средства. В частности, это обстоятельство имеет критически важное значение в том случае, когда аэродинамическая труба используется для проведения различных аэродинамических и акустиEven in the case when, as mentioned above, appropriate attempts were made to eliminate the problems associated with the occurrence of resonance, the practical use of a particular wind tunnel in order to conduct tests in the air stream of any test object, for example, such as a vehicle, involves the use of such a wind tunnel, which has a well-defined size, including the corresponding size of its nozzle, as well as the length of its test section relative to experience t in her vehicle, which ensures accurate and reliable simulation of the respective road conditions for testing a particular parameter that determines the performance of the vehicle. In particular, this circumstance is critical in the case when the wind tunnel is used to conduct various aerodynamic and acoustic

- 1 008287 ческих испытаний транспортного средства, как это рассматривается в приведенном здесь ниже описании.- 1,008,287 vehicle tests, as discussed in the description below.

Конструкторы и изготовители транспортных средств используют аэродинамические трубы с открытой струей воздуха для проведения испытаний различных эксплуатационных свойств различных транспортных средств, относящихся к самым разнообразным областям, связанным с его эксплуатацией. Одним из таких особых случаев является оценка или испытание практического влияния воздушного потока на его способность обеспечивать надлежащее охлаждение двигателя транспортного средства. Такие испытания иногда называют «климатическими» испытаниями или же испытаниями, проводимыми в «климатических» аэродинамических трубах. При проведении таких климатических испытаний конструктор, прежде всего, заинтересован в определении соответствующего охлаждающего эффекта, создаваемого воздушным потоком в зоне стойки «А» (передней стойки) кузова транспортного средства, где воздух обычно поступает внутрь отсека двигателя, либо в зоне расположения какого-нибудь другого отверстия для впуска воздуха, и в меньшей степени интересуется или же вообще не обращает никакого внимания на то, какое аэродинамическое или акустическое влияние может оказывать создаваемый воздушный поток на само транспортное средство. Таким образом, для проведения различных испытаний транспортных средств в аэродинамической трубе могут применяться аэродинамические трубы самых разнообразных размеров (с точки зрения размера сопла относительно размера автомобиля, а также длины испытательной секции установки относительно размера сопла).Designers and manufacturers of vehicles use wind tunnels with an open stream of air to test the various performance properties of various vehicles related to the most diverse areas associated with its operation. One of these special cases is the evaluation or testing of the practical effect of air flow on its ability to provide proper cooling of the vehicle engine. Such tests are sometimes called “climatic” tests or tests conducted in “climatic” wind tunnels. During such climatic tests, the designer is primarily interested in determining the appropriate cooling effect created by the air flow in the area of the A-pillar (front pillar) of the vehicle body, where air usually enters the engine compartment, or in the area of some other air inlet openings, and to a lesser extent is interested in or does not pay any attention what aerodynamic or acoustic influence the created air otok on the vehicle itself. Thus, to conduct various tests of vehicles in a wind tunnel, wind tunnels of various sizes can be used (in terms of nozzle size relative to the size of the car, as well as the length of the test section of the installation relative to the size of the nozzle).

Второй областью проведения испытаний, связанных с эксплуатацией автомобиля, является оценка или испытание соответствующего аэродинамического и акустического влияния, оказываемого воздушным потоком по мере того, как он омывает собой транспортное средство при прохождении его мимо этого транспортного средства. При проведении различных аэродинамических и акустических испытаний важную роль играют конструкция щеток стеклоочистителя ветрового стекла, конструкция антенн радиоприемников, общие внешние очертания транспортного средства, начиная от передней его части и кончая задней его частью, влияние открытых окон по сравнению с закрытыми окнами и т. д. В результате всего этого аэродинамические трубы, предназначенные для применения их при проведении различных аэродинамических и акустических испытаний транспортных средств или же используемые для проведения таких испытаний, требуют тщательной проработки своей конструкции с тем, чтобы обеспечивать точную имитацию дорожных условий при реальных скоростях движения таких транспортных средств и, следовательно, получение надежных расчетных данных. Таким образом, в отличие от аэродинамических труб, используемых с целью проведения климатических испытаний, аэродинамические трубы, применявшиеся до сих пор в целях проведения соответствующих аэродинамических и акустических испытаний, требовали соблюдения сравнительно узкого диапазона при определении своих размерных показателей (с точки зрения размера сопла относительно размера транспортного средства, а также длины испытательной секции установки относительно размера сопла).The second area of testing related to the operation of a vehicle is the assessment or testing of the corresponding aerodynamic and acoustic effects exerted by the air flow as it washes a vehicle as it passes by this vehicle. In carrying out various aerodynamic and acoustic tests, the design of the windshield wiper blades, the design of the antennas of the radio receivers, the general external shape of the vehicle, starting from its front and ending with its rear, play the role of open windows compared to closed windows, etc. As a result of all this, wind tunnels intended for use in various aerodynamic and acoustic tests of vehicles or used for such tests require careful consideration of its design in order to provide an accurate simulation of actual driving conditions at speeds of such vehicles and, consequently, obtaining reliable calculations. Thus, unlike wind tunnels used for climate tests, wind tunnels used so far to conduct appropriate aerodynamic and acoustic tests required a relatively narrow range when determining their dimensional parameters (in terms of nozzle size relative to size vehicle, as well as the length of the test section of the installation relative to the size of the nozzle).

В общем, для аэродинамических труб, применявшихся до сих пор в целях проведения соответствующих аэродинамических и акустических испытаний, размер проходного отверстия сопла и расстояние между соплом и коллектором (длина испытательной секции установки) и, следовательно, общий габаритный размер аэродинамической трубы диктуются размером испытываемого объекта, или транспортного средства. Более конкретно, для того чтобы при проведении соответствующих аэродинамических и акустических испытаний добиться получения точных и надежных результатов и избежать проблем, связанных с возникновением резонанса, вся суть состоит в том, чтобы эффект «образования пробки», создаваемый испытываемым объектом, (площадь поперечного сечения, занимаемого испытываемым объектом в воздушном потоке) не превышал 10% от размера проходного отверстия сопла, а также в том, чтобы общая габаритная длина испытательной секции установки не превышала диаметр проходного отверстия сопла в свету более чем в 3-3,5 раза. Таким образом, для испытываемого объекта, создающего эффект «образования пробки», составляющий 25 квадратных футов (кв. футов), требуется обеспечить площадь проходного сечения сопла, равную, по меньшей мере, примерно 250 кв.футов (и, следовательно, диаметр сопла в свету, по меньшей мере, приблизительно 16 футов), а также общую габаритную длину испытательной секции установки не более чем 48-56 футов с тем, чтобы при проведении соответствующих аэродинамических и акустических испытаний добиться получения надежных результатов. Во многих случаях это требование существенно ограничивает длину испытываемого объекта или автомобиля, который можно будет испытать в той или иной конкретной аэродинамической трубе.In general, for wind tunnels that have been used so far to conduct appropriate aerodynamic and acoustic tests, the size of the nozzle passage and the distance between the nozzle and the collector (length of the test section of the installation) and, therefore, the overall overall dimension of the wind tunnel are dictated by the size of the test object, or vehicle. More specifically, in order to achieve accurate and reliable results and to avoid problems associated with resonance during appropriate aerodynamic and acoustic tests, the whole point is that the effect of “cork formation” created by the test object (cross-sectional area, occupied by the test object in the air flow) does not exceed 10% of the size of the nozzle orifice, and also so that the total overall length of the test section of the installation does not exceed the diameter the nozzle through hole in the light more than 3-3.5 times. Thus, for a test object that produces a “cork” effect of 25 square feet (square feet), it is required to provide a nozzle orifice area of at least about 250 square feet (and therefore a nozzle diameter of light at least about 16 feet), as well as the overall overall length of the test section of the installation, not more than 48-56 feet, so that when conducting appropriate aerodynamic and acoustic tests to achieve reliable results. In many cases, this requirement significantly limits the length of the test object or vehicle, which can be tested in a particular wind tunnel.

Соответственно, в данной области техники существует необходимость в разработке такой конструкции для аэродинамических труб и, в частности для аэродинамических труб с открытой струей воздуха, предназначенных для проведения соответствующих аэродинамических и акустических испытаний автомобилей или каких-нибудь иных подобных транспортных средств, которая позволила бы не только свести к минимуму, но предпочтительно также и полностью исключить все проблемы, связанные с возникновением резонансных явлений при желательной скорости воздушного потока и соответствующих размерных показателях аэродинамической трубы, и которая обеспечивала бы более эффективное использование выделенного под нее пространства и, следовательно, позволила бы сократить сумму капиталовложений и эксплуатационные расходы.Accordingly, in the art there is a need to develop such a design for wind tunnels and, in particular, for wind tunnels with an open air stream, designed to carry out the relevant aerodynamic and acoustic tests of cars or any other similar vehicles, which would allow not only to minimize, but preferably also completely eliminate all problems associated with the occurrence of resonance phenomena at the desired air speed flow and the corresponding dimensional indicators of the wind tunnel, and which would ensure a more efficient use of the space allocated for it and, therefore, would reduce the amount of investment and operating costs.

- 2 008287- 2 008287

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В отличие от известных технических решений в данной области техники, настоящее изобретение направлено на создание конструкции аэродинамической трубы с открытой струей воздуха, а более конкретно - конструкции коллектора и комбинированной конструкции коллектора с соответствующим соплом, которые предназначаются для использования их в конструкции такой аэродинамической трубы, при этом сводятся к минимуму, если не устраняются полностью, все проблемы, связанные с возникновением резонансных явлений, к примеру, такие как рассмотренные в приведенном здесь выше описании конкретных случаев практического применения, например, таких как проведение соответствующих аэродинамических и акустических испытаний, что в то же самое время способствует существенному уменьшению размера аэродинамической трубы, предназначенной для какого-нибудь конкретного применения.In contrast to the known technical solutions in the art, the present invention is directed to the creation of a wind tunnel design with an open air stream, and more specifically, to a collector design and a combined collector design with a corresponding nozzle, which are intended for use in the design of such a wind tunnel, This minimizes, if not completely eliminated, all the problems associated with the occurrence of resonance phenomena, for example, such as those considered in ction hereinabove description of specific practical applications, such as holding the respective aerodynamic and acoustic testing, that at the same time contributes to a significant reduction in the size of the wind tunnel designed for any particular application.

Более конкретно, настоящее изобретение основано на том, что резонанс возникает при различных частотах в результате образования вихрей или другого воздушного потока между кромкой диффузора на выходе сопла и передней кромкой коллектора. При применении коллектора, имеющего обычную конструкцию, эти кромки расположены целиком на равном расстоянии друг от друга. Таким образом, они предположительно объединяют свои энергетические возможности в отношении возбуждения, в результате чего и возникает нежелательный резонанс. В соответствии с настоящим изобретением, конструкция и конфигурация коллектора разработаны таким образом, чтобы расстояние между выходом сопла и передней кромкой коллектора варьировалось (или было бы не одинаковым) от точки до точки вдоль кромки коллектора. Таким образом, количество энергии на любой какой-нибудь одной частоте будет при этом не достаточным для возбуждения нежелательного резонанса.More specifically, the present invention is based on the fact that resonance occurs at different frequencies as a result of the formation of vortices or other air flow between the edge of the diffuser at the nozzle exit and the front edge of the collector. When using a collector having a conventional design, these edges are located entirely at an equal distance from each other. Thus, they presumably combine their energy capabilities with respect to excitation, resulting in an undesirable resonance. In accordance with the present invention, the design and configuration of the collector are designed so that the distance between the nozzle exit and the front edge of the collector varies (or is not the same) from point to point along the edge of the collector. Thus, the amount of energy at any one single frequency will not be sufficient to excite an unwanted resonance.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, один или несколько участков передней кромки коллектора располагаются наклонно относительно выхода сопла и относительно вертикальной плоскости, расположенной ортогонально к пути движения воздушного потока. Таким образом, воздушный поток, направляющийся от выхода сопла к коллектору, наталкивается на переднюю кромку коллектора в разные моменты времени из-за того, что проходимое им расстояние будет неодинаково, и поэтому возникновение нежелательного резонанса будет ограничиваться или же полностью подавляться. В наиболее предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, передняя кромка коллектора содержит верхний свой участок, который целиком располагается на одном и том же расстоянии от выхода сопла, а также пару наклонных боковых своих участков, которые располагаются с наклоном вниз и в разные стороны от указанного верхнего участка кромки, в результате чего образуется такая передняя кромка коллектора, которая находится на неодинаковом расстоянии от соответствующей ей кромки выхода сопла или же от вышеупомянутой плоскости.According to a preferred embodiment of the present invention, one or more portions of the leading edge of the manifold are inclined relative to the nozzle exit and relative to a vertical plane orthogonal to the air flow path. Thus, the air flow directed from the nozzle exit to the collector encounters the front edge of the collector at different times because the distance traveled by it will not be the same, and therefore the occurrence of unwanted resonance will be limited or completely suppressed. In the most preferred embodiment of the present invention, the front edge of the collector contains its upper section, which is entirely located at the same distance from the nozzle exit, as well as a pair of inclined lateral sections, which are inclined downward and in different directions from the specified upper section edges, as a result of which such a front edge of the collector is formed that is at an unequal distance from the corresponding nozzle exit edge or from the aforementioned plane.

Кроме того, настоящее изобретение предусматривает также применение конструкции коллектора, скомбинированного по своей конфигурации с соплом, при этом чему обеспечивается формирование, по существу, упорядоченного воздушного потока на выходе из проходного отверстия сопла. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, этот упорядоченный воздушный поток формируется выходным концом сопла, или его удлинителем, который имеет, по существу, одну и ту же площадь своего проходного сечения при замере соответствующего расстояния в направлении воздушного потока, по меньшей мере, в пределах примерно половины диаметра проходного отверстия сопла в свету.In addition, the present invention also provides for the use of a manifold design combined in its configuration with a nozzle, whereby a substantially ordered airflow is generated at the outlet of the nozzle orifice. In a preferred embodiment of the present invention, this ordered air flow is formed by the outlet end of the nozzle, or by its extension, which has essentially the same area of its orifice when measuring the corresponding distance in the direction of the air flow, at least within about half the diameter of the nozzle orifice in the light.

При применении такой комбинированной конструкции коллектора и сопла общий габаритный размер аэродинамической трубы может быть в значительной мере уменьшен под какой-либо заданный размер испытываемого объекта или автомобиля, либо размер испытываемого объекта, для которого могут быть получены надежные результаты при проведении соответствующего испытания, можно будет в значительной мере увеличить при заданном размере аэродинамической трубы.With the use of such a combined design of the manifold and nozzle, the overall overall size of the wind tunnel can be significantly reduced for any given size of the test object or car, or the size of the test object, for which reliable results can be obtained by conducting the corresponding test, it will be possible to significantly increase at a given size of the wind tunnel.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной аэродинамической трубы с открытой струей воздуха.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved wind tunnel with an open air stream.

Другая задача настоящего изобретения заключается в создании такой аэродинамической трубы с открытой струей воздуха, конструкция которой обеспечивает уменьшение нежелательного резонанса до минимума, если не устраняет его полностью.Another objective of the present invention is to provide such a wind tunnel with an open air stream, the design of which reduces unwanted resonance to a minimum, if it does not completely eliminate it.

Задачей настоящего изобретения также является создание такой аэродинамической трубы с открытой струей воздуха, которая снабжена коллектором усовершенствованной конструкции, обеспечивающим уменьшение нежелательного резонанса до минимума, если не устраняющим его полностью.The present invention is also the creation of such a wind tunnel with an open air stream, which is equipped with a collector of an improved design, ensuring the reduction of unwanted resonance to a minimum, if not eliminating it completely.

Задача настоящего изобретения заключается в создании такой конструкции коллектора, предназначенного для аэродинамической трубы с открытой струей воздуха, при применении которого отдельные точки, расположенные по передней кромке коллектора, будут находиться на неодинаковом расстоянии от сопла.The objective of the present invention is to create such a design of the collector, designed for a wind tunnel with an open stream of air, the application of which individual points located on the front edge of the collector will be at an unequal distance from the nozzle.

Задача настоящего изобретения состоит также в создании такой аэродинамической трубы с открытой струей воздуха, которая снабжена коллектором, конструктивно объединенным с соплом, при этом обеспечивается возможность существенного уменьшения размера аэродинамической трубы, предназначенной для проведения соответствующих аэродинамических и акустических испытаний.The present invention also consists in the creation of such a wind tunnel with an open air stream, which is equipped with a collector structurally integrated with the nozzle, while providing the possibility of significantly reducing the size of the wind tunnel, designed to conduct the corresponding aerodynamic and acoustic tests.

Эти и другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при рассмотреThese and other objects and advantages of the present invention will become apparent upon consideration.

- 3 008287 нии следующего ниже подробного описания предпочтительного варианта его выполнения и соответствующего способа, которое ведется со ссылками на соответствующие чертежи, а также из прилагаемой формулы изобретения.- 3 008287 of the following detailed description of the preferred embodiment and the corresponding method, which is carried out with reference to the relevant drawings, as well as from the attached claims.

Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:The present invention is illustrated by drawings, on which:

фиг. 1 - вид сверху на аэродинамическую трубу, выполненную в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1 is a plan view of a wind tunnel made in accordance with the present invention;

фиг. 2 - изометрическое изображение составных частей испытательной секции аэродинамической трубы, где показаны сопло, испытательная секция и коллектор;FIG. 2 is an isometric view of the components of a test section of a wind tunnel, showing a nozzle, test section, and manifold;

фиг. 3 - вид сбоку в вертикальной проекции на составные части испытательной секции аэродинамической трубы;FIG. 3 is a side elevational view of the components of a test section of a wind tunnel;

фиг. 4 - вид сверху на составные части испытательной секции аэродинамической трубы;FIG. 4 is a top view of the components of a test section of a wind tunnel;

фиг. 5 - вид с торца в вертикальной проекции на сопло, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, в направлении навстречу потоку;FIG. 5 is an end view in vertical projection on a nozzle made in accordance with the present invention, in the direction towards the flow;

фиг. 6 - вид с торца в вертикальной проекции на коллектор, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, если смотреть на него в направлении потока;FIG. 6 is an end view in vertical projection on a collector made in accordance with the present invention when viewed from it in the direction of flow;

фиг. 7 - вид, представленный частично в разрезе, если смотреть по линии разреза 7-7 на фиг. 6; фиг. 8 - вид сверху другого предпочтительного варианта выполнения конструкции коллектора;FIG. 7 is a view, partially presented in section, when viewed along the section line 7-7 in FIG. 6; FIG. 8 is a plan view of another preferred embodiment of a manifold design;

фиг. 9 - вид сбоку в вертикальной проекции аэродинамической трубы, аналогичной представленной на фиг. 3, но с показом удлинителей сопла;FIG. 9 is a side elevational view of a wind tunnel similar to that of FIG. 3, but showing nozzle extensions;

фиг. 10 - вид с торца в вертикальной проекции предпочтительного варианта выполнения коллектора, в котором отсутствует нижняя передняя кромка;FIG. 10 is an end view in vertical projection of a preferred embodiment of a manifold in which there is no lower front edge;

фиг. 11 - вид сбоку в вертикальной проекции составных частей испытательной секции аэродинамической трубы;FIG. 11 is a side elevational view of the components of a test section of a wind tunnel;

фиг. 12А, 12В, 12С и 12Ό - схематичные изображения различных конфигураций передней кромки.FIG. 12A, 12B, 12C, and 12Ό are schematic views of various leading edge configurations.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение в основном относится к соответствующей аэродинамической трубе с открытой струей воздуха, а более конкретно оно касается конструкции соответствующей аэродинамической трубы, имеющей такую конструкцию коллектора и такое сочетание конструкций коллектора и сопла, которые в значительной мере уменьшают или же полностью устраняют соответствующие проблемы, связанные с возникновением резонанса, и которые также обеспечивают возможность значительного уменьшения общего габаритного размера аэродинамической трубы под какой-либо заданный размер испытываемого объекта, либо обеспечивают возможность проведения испытаний соответствующих испытываемых объектов, имеющих значительно больший размер при заданном размере аэродинамической трубы. Хотя аэродинамическая труба с открытой струей воздуха, согласно настоящему изобретению, имеет множество различных применений и может быть использована, в сущности, в любом таком ее применении для проведения испытаний с целью определения реакции испытываемого объекта на воздействие на него воздушного потока, частным случаем является практическое ее применение в автомобильной промышленности при проведении различных аэродинамических и акустических испытаний автомобиля и других конфигураций транспортных средств, целью которых является определение воздействия, оказываемого на них воздушными потоками, имеющими скорость в пределах приблизительно от 5 до 200 миль в час и более. В таких применениях, объектом для испытаний является автомобиль или же другое транспортное средство, площадь поперечного сечения которого замеряется в направлении, перпендикулярном по отношении к пути движения воздушного потока. Такая площадь поперечного сечения транспортного средства находится в пределах приблизительно от 15 до 120 кв. футов, предпочтительнее - приблизительно от 15 до 75 кв. футов, а наиболее предпочтительно - приблизительно от 15 до 50 кв. футов. Кроме того, такое испытываемое транспортное средство имеет также соответствующий размер в длину, который замеряется параллельно пути движения воздушного потока и находится в пределах приблизительно от 10 до 60 футов, а предпочтительнее - в пределах приблизительно от 10 до 40 футов.The present invention mainly relates to a corresponding wind tunnel with an open air stream, and more specifically it relates to the construction of a corresponding wind tunnel having such a manifold design and such a combination of manifold and nozzle designs that significantly reduce or completely eliminate the corresponding problems associated with the occurrence of resonance, and which also provide the possibility of significantly reducing the overall overall size of the wind tunnel under both any given size of the test object, or provide the ability to test the corresponding test objects having a significantly larger size for a given size of the wind tunnel. Although the wind tunnel with an open air stream according to the present invention has many different applications and can be used, in essence, in any such application for testing in order to determine the reaction of the test object to the impact of air flow on it, a particular case is its practical application in the automotive industry for various aerodynamic and acoustic tests of a car and other vehicle configurations, the purpose of which is I determine the impact of air currents on them at speeds ranging from about 5 to 200 miles per hour or more. In such applications, the test object is a car or other vehicle whose cross-sectional area is measured in a direction perpendicular to the air flow path. This vehicle cross-sectional area is in the range of about 15 to 120 square meters. ft, preferably from about 15 to 75 square meters. feet, and most preferably from about 15 to 50 square meters. ft. In addition, such a test vehicle is also of a suitable length that is measured parallel to the air flow path and is in the range of about 10 to 60 feet, and more preferably in the range of about 10 to 40 feet.

В контексте материалов данной заявки термин «образование пробки» относится к испытываемому объекту, или транспортному средству, а термин «диаметр в свету» используется применительно к проходному отверстию сопла. В подразумеваемом здесь смысле, если нет каких-либо иных указаний, термин «диаметр в свету», используемый применительно к проходному отверстию сопла, означает площадь проходного сечения отверстия сопла, умноженную на четыре, а затем разделенную на периметр проходного отверстия сопла. При таком определении диаметра в свету для круга его диаметр в свету будет соответствовать его диаметру, а для квадрата его диаметр в свету будет равен длине одной из его сторон. Термин «аэродинамические и акустические» испытания транспортного средства или другого испытываемого объекта, если нет каких-либо иных указаний, означает наладку оборудования, сбор и оценку соответствующих параметров воздушного потока и акустических данных, полученных в результате установки испытываемого транспортного средства или иного объекта в аэродинамической трубе и обдувания его воздушным потоком при соответствующих скоростях.In the context of the materials of this application, the term “cork formation” refers to the test object or vehicle, and the term “diameter in the light” is used to refer to the nozzle passage. In the sense implied here, unless otherwise indicated, the term “diameter in the light” as applied to the nozzle orifice means the area of the orifice of the nozzle orifice multiplied by four and then divided by the perimeter of the nozzle orifice. With this definition of the diameter in the light for a circle, its diameter in the light will correspond to its diameter, and for a square, its diameter in the light will be equal to the length of one of its sides. The term “aerodynamic and acoustic” tests of a vehicle or other test object, unless otherwise indicated, means setting up equipment, collecting and evaluating the relevant parameters of the air flow and acoustic data obtained as a result of installing the test vehicle or other object in a wind tunnel and blowing it with an air stream at appropriate speeds.

Рассмотрим, прежде всего, фиг. 1, на которой показан вид сверху на аэродинамическую трубу, выполненную в соответствии с настоящим изобретением. Аэродинамическая труба 10 содержит соответстConsider first of all FIG. 1, which shows a top view of a wind tunnel made in accordance with the present invention. The wind tunnel 10 contains respectively

- 4 008287 вующее средство для создания воздушного потока, которое обычно выполняется в виде вентилятора 12, теплообменник или же соответствующий узел теплообменника в сборе 14, множество поворотных лопаток 13 и 17, один или несколько элементов 15, обеспечивающих приведение потока в соответствие с требуемыми техническими условиями, сопло 16, испытательную секцию 18 и коллектор 19. В процессе работы данной установки, вентилятор 12 приводится во вращательное движение посредством электродвигателя, создавая при этом воздушный поток 22, проходящий с высокой скоростью по воздуховоду 20, предназначенному для пропускания этого потока. Фактическое значение скорости создаваемого воздушного потока варьируется в очень широких пределах в зависимости от предполагаемого использования данной аэродинамической трубы; однако типичные значения этой скорости находятся в пределах от 5 миль в час или менее до величины, превышающей в несколько раз скорость звука. Хотя аэродинамическая труба, согласно настоящему изобретению, имеет множество различных применений, частным случаем является практическое ее применение в автомобильной промышленности при проведении различных аэродинамических и акустических испытаний в автомобильной промышленности. При применении ее для нужд автомобильной промышленности скорость воздушного потока обычно находится в пределах приблизительно от 5 до 200 миль в час.- 4 008287 means for creating an air flow, which is usually performed in the form of a fan 12, a heat exchanger or the corresponding assembly of the heat exchanger assembly 14, a plurality of rotary blades 13 and 17, one or more elements 15, ensuring bringing the flow in accordance with the required technical conditions , nozzle 16, test section 18 and manifold 19. During the operation of this installation, the fan 12 is rotationally driven by an electric motor, while creating an air stream 22 passing from high th speed of the duct 20 intended for the passage of this stream. The actual value of the speed of the created air flow varies in a very wide range depending on the intended use of this wind tunnel; however, typical values of this speed range from 5 miles per hour or less to a value several times greater than the speed of sound. Although the wind tunnel according to the present invention has many different applications, a particular case is its practical application in the automotive industry for various aerodynamic and acoustic tests in the automotive industry. When used for the automotive industry, the air velocity is usually in the range of about 5 to 200 mph.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, для сообщения соответствующего ускорения потоку воздуха предусматривается применение вентилятора, благодаря его способности обеспечивать перемещение больших объемов воздуха. Однако специалистам в данной области техники должно быть совершенно очевидно, что возможно также применение различных альтернативных средств, предназначенных для создания соответствующего воздушного потока, к примеру, таких как нагнетатели, компрессоры, диффузоры, сопла, вакуумные резервуары, накопительные камеры высокого давления и различные комбинации указанных выше устройств.In a preferred embodiment of the present invention, a fan is provided for communicating a corresponding acceleration to the air flow due to its ability to handle large volumes of air. However, it should be obvious to those skilled in the art that it is also possible to use various alternative means for creating an appropriate air flow, for example, blowers, compressors, diffusers, nozzles, vacuum tanks, high pressure storage chambers and various combinations of these above devices.

Для сообщения движения соответствующему техническому средству, создающему воздушный поток, или вентилятору 12, применяется привод с электродвигателем. Поскольку некоторое количество энергии, передаваемой через привод с электродвигателем и получаемой вентилятором 12, преобразуется в тепло, предусматривается наличие соответствующего теплообменника 14. Температура воздуха на выходе из теплообменника 14 будет изменяться в зависимости от предполагаемого использования соответствующей аэродинамической трубы, а также от скорости образующегося воздушного потока; однако в типичных случаях температура на выходе из теплообменника 14 применительно к условиям, характерным для автомобильной промышленности, будет находиться в пределах от -50 до +60°С. Выходя из теплообменника, воздушный поток 22 пропускается через поворотные лопатки 13, которые круто изменяют направление движения поступающего к ним воздушного потока на 180°, откуда поток поступает далее к элементам 15, обеспечивающим приведение потока в соответствие с требуемыми техническими условиями. Указанные элементы 15, обеспечивающие приведение потока в соответствие с требуемыми техническими условиями, спрямляют струю потока 22, уменьшая тем самым дополнительно всякую его турбулентность. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения предусматривается применение соответствующего устройства для спрямления потока, имеющего сотовую структуру. Однако в зависимости от конкретных условий практического применения той или иной аэродинамической трубы, можно совсем отказаться от применения каких бы то ни было элементов, предназначенных для приведения потока в соответствие с требуемыми техническими условиями, либо заменить их какиминибудь другими устройствами.To communicate the movement to the appropriate technical means creating air flow, or fan 12, an electric motor drive is used. Since a certain amount of energy transmitted through the electric motor drive and received by the fan 12 is converted to heat, an appropriate heat exchanger 14 is provided. The air temperature at the outlet of the heat exchanger 14 will vary depending on the intended use of the corresponding wind tunnel, as well as on the speed of the generated air flow ; however, in typical cases, the temperature at the outlet of the heat exchanger 14, in relation to the conditions characteristic of the automotive industry, will be in the range from -50 to + 60 ° C. Leaving the heat exchanger, the air stream 22 is passed through the rotary blades 13, which abruptly change the direction of movement of the air stream coming to them by 180 °, from where the stream goes further to the elements 15, ensuring the flow is brought into line with the required technical conditions. These elements 15, ensuring the flow is brought into line with the required technical conditions, straighten the stream stream 22, thereby further reducing all its turbulence. In a preferred embodiment of the present invention, the use of a suitable device for straightening a stream having a honeycomb structure is provided. However, depending on the specific conditions of the practical application of a particular wind tunnel, you can completely abandon the use of any elements designed to bring the flow in accordance with the required technical conditions, or replace them with any other devices.

На выходе из элементов 15, предназначенных для приведения потока в соответствии с требуемыми техническими условиями, струя потока 22 получает дополнительное ускорение при прохождении ее через сопло 16 перед тем, как направиться из этого сопла в испытательную секцию 18. В процессе практического пользования данной установкой, струя потока 22 омывает собой испытываемый объект, расположенный в испытательной секции 18, после чего направляется коллектором 19 по соответствующему воздуховоду 24 для этого потока и через поворотные лопатки 17 возвращается обратно к техническому средству в виде вентилятора 12, создающему воздушный поток.At the exit from the elements 15, designed to bring the stream in accordance with the required technical conditions, the stream stream 22 receives additional acceleration when passing through the nozzle 16 before heading from this nozzle to the test section 18. In the process of practical use of this installation, the jet stream 22 washes a test object located in the test section 18, after which it is directed by the collector 19 through the corresponding duct 24 for this stream and returns through the rotary blades 17 back to the technical means in the form of a fan 12, creating an air flow.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения аэродинамическая труба представляет собой аэродинамическую трубу с замкнутым кругом циркуляции, т.е. в которой ветер (или воздух) непрерывно циркулирует в системе в виде струи воздушного потока. Однако следует понимать, что многие принципы и характерные особенности настоящего изобретения могут в равной степени найти свое практическое применение также и в конструкции таких аэродинамических труб, которые не относятся к их типу с замкнутым кругом циркуляции. В действительной конструкции такой установки и в реальных условиях ее применения, испытательная секция 18 выполняется в виде соответствующего помещения или отделения, определяющего собой испытательную секцию 18, которую оно полностью заключает внутри себя, и имеющего более крупные размеры, чем сопло 16 и коллектор 19.In a preferred embodiment of the present invention, the wind tunnel is a closed-loop wind tunnel, i.e. in which wind (or air) continuously circulates in the system in the form of a jet of air flow. However, it should be understood that many of the principles and characteristic features of the present invention can equally find their practical application in the design of such wind tunnels that are not of their type with a closed circle of circulation. In the actual design of such an installation and in the actual conditions of its use, the test section 18 is performed in the form of a corresponding room or compartment defining a test section 18, which it completely encloses inside itself, and having larger dimensions than the nozzle 16 and the collector 19.

Далее рассмотрим фиг. 2, 3 и 11, иллюстрирующие отдельные составные части аэродинамической трубы. В число этих частей входят сопло 16 или труба в сборе, испытательная секция 18 и коллектор 19. Обратившись конкретно к фиг. 11, отметим, что общая габаритная длина ОЬ испытательной секции 18 занимает собой всю протяженность, начиная от выходного конца сопла 16 и заканчивая входным отверстием, находящимся в основании коллектора 19. Эта длина ОЬ испытательной секции складывается изNext, consider FIG. 2, 3 and 11, illustrating the individual components of a wind tunnel. These parts include nozzle 16 or tube assembly, test section 18, and manifold 19. Referring specifically to FIG. 11, we note that the total overall length O of the test section 18 occupies the entire length, starting from the output end of the nozzle 16 and ending with the inlet located at the base of the manifold 19. This length O of the test section consists of

- 5 008287 длины ЕС переднего промежутка, длины УТ испытываемого транспортного средства, длины ЯС заднего промежутка и длины РЯ зона повышения давления. Кроме того, на фиг. 3 и 11 показано также испытываемое транспортное средство, или объект 23, расположенный в испытательной секции 18. Под длиной УТ испытываемого транспортного средства должна пониматься максимальная длина транспортного средства, которое может испытываться при условии получения все еще достаточно точных и надежных опытных данных в процессе проведения соответствующих аэродинамических и акустических испытаний.- 5 008287 EC length of the anterior span, length of the UT of the tested vehicle, Ya length of the posterior span, and length of the PW, pressure increase zone. In addition, in FIG. Figures 3 and 11 also show the test vehicle, or object 23, located in the test section 18. The length of the test vehicle’s UT should be understood as the maximum length of the vehicle that can be tested provided that sufficiently accurate and reliable experimental data are obtained during the corresponding aerodynamic and acoustic tests.

В общем, при перемещении воздушного потока, выходящего из проходного отверстия сопла, по испытательной секции 18 требуется обеспечить наличие соответствующего расстояния ЕС для того, чтобы избежать влияния автомобиля на поток, выходящий из сопла, и обеспечить минимальное влияние сопла на результаты измерений, проводимых на транспортном средстве. В общем, предполагается, что длина ЕС переднего промежутка для большинства аэродинамических труб будет составлять приблизительно три четверти от диаметра проходного отверстия сопла в свету. После того как завершится обтекание воздушным потоком испытываемого транспортного средства 23 в пределах его длины, которая может быть меньше, но не должна превышать длины УТ испытываемого транспортного средства, требуется также обеспечить наличие определенного расстояния в виде длины ЯС заднего промежутка для того, чтобы избежать влияния наблюдающегося здесь повышения давления на результаты измерений, проводимых на транспортном средстве. После этого промежутка давление начинает возрастать в зоне РЯ по мере приближения потока воздуха к коллектору 19. В общем, предполагается, что совокупная длина участков ЯС и РЯ для большинства аэродинамических труб находится в пределах приблизительно от одного до трех диаметров проходного отверстия сопла в свету.In general, when moving the air flow exiting the nozzle through-hole through the test section 18, it is required to ensure that an appropriate EC distance is available in order to avoid the influence of the vehicle on the flow exiting the nozzle and to minimize the effect of the nozzle on the measurement results carried out on the transport means. In general, it is assumed that the EC length of the front span for most wind tunnels will be approximately three-quarters of the diameter of the nozzle orifice in the light. After completion of the airflow around the test vehicle 23 within its length, which may be less than, but should not exceed, the length of the UT of the tested vehicle, it is also necessary to ensure a certain distance in the form of the length of the rear space gap in order to avoid the influence of the observed here increasing pressure on the results of measurements taken on a vehicle. After this gap, the pressure begins to increase in the RW zone as the air flow approaches the collector 19. In general, it is assumed that the total length of the JW and RW sections for most wind tunnels is in the range of about one to three diameters of the nozzle passage in the light.

Как показано на фиг. 2-5, соответствующее сопло 16 или труба в сборе имеет некоторое множество наклонных стенок 25, которые сходятся друг с другом в направлении перемещения воздушного потока 22 к выходному элементу 26 сопла. Указанный выходной элемент 26 сопла имеет боковую стенку, которая располагается, в общем, параллельно по отношению к воздушному потоку на сравнительно небольшом протяжении и оканчивается выходным концом 28 для воздушного потока (фиг. 5). Указанный выходной конец 28 для воздушного потока определяет собой выходное отверстие 29 для воздушного потока, сквозь которое проходит воздушный поток, прежде чем окажется под воздействием испытываемого объекта 23. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, выходной конец 28 расположен в плоскости, занимающей, в общем, перпендикулярное или ортогональное положение по отношению к направлению движения воздушного потока 22 сквозь узел сопла 16. Указанное сопло 16 в предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения имеет четыре профилированные стенки 25, сходящиеся друг с другом и обеспечивающие соответствующее ускорение воздушного потока, а также четыре боковые стенки, определяющие собой выходной элемент 26 сопла. Таким образом, конфигурация поперечного сечения узла сопла 16, построенного в плоскости, занимающей, в общем, ортогональное положение по отношению к направлению движения воздушного потока, является прямоугольной. Однако такая конфигурация поперечного сечения, а также количество и конфигурация стенок 25 и 26, стенок, определяющих собой выходной элемент 26, могут соответственно изменяться в зависимости от характеристик воздушного потока, которые требуется получить, и от особенностей каждого конкретного случая применения такой аэродинамической трубы.As shown in FIG. 2-5, the corresponding nozzle 16 or tube assembly has a plurality of inclined walls 25 that converge with each other in the direction of movement of the air flow 22 to the nozzle exit element 26. The specified nozzle output element 26 has a side wall, which is generally parallel to the air flow in a relatively small extent and ends with the output end 28 for the air flow (Fig. 5). Said airflow outlet end 28 defines an airflow outlet 29 through which the air flow passes before being exposed to the test object 23. In a preferred embodiment of the present invention, the outlet end 28 is located in a plane that generally occupies perpendicular or orthogonal position with respect to the direction of movement of the air stream 22 through the nozzle assembly 16. Said nozzle 16 in a preferred embodiment of the present invention I has four profiled walls 25 converging with each other and providing a corresponding acceleration of the air flow, as well as four side walls defining an outlet 26 of the nozzle member. Thus, the cross-sectional configuration of the nozzle assembly 16, constructed in a plane generally occupying an orthogonal position with respect to the direction of air flow, is rectangular. However, such a cross-sectional configuration, as well as the number and configuration of the walls 25 and 26, the walls defining the output element 26, can accordingly vary depending on the characteristics of the air flow that you want to obtain, and on the characteristics of each specific application of such a wind tunnel.

При желании, как показано на фиг. 9, могут применяться соответствующие удлинители 40, позволяющие изменять длину испытательной секции 18 с целью размещения в ней определенных испытываемых транспортных средств, или объектов, а также с целью подавления резонансных явлений, возникающих при определенных скоростях движения воздушного потока, как это будет рассмотрено более подробно в приведенном здесь ниже описании. Удлинители 40 сопла представляют собой, в общем, соответствующие трубчатые элементы, размеры поперечного сечения и конфигурация которых предпочтительно подбираются в соответствии с размерами поперечного сечения и конфигурацией выходного конца 28 сопла, а длина определяется в зависимости от требуемых характеристик воздушного потока (с учетом необходимости исключить возможность возникновения резонансных явлений) при заданных значениях скорости воздушного потока, длины испытательного участка и конфигурации коллектора.If desired, as shown in FIG. 9, appropriate extensions 40 can be used to vary the length of the test section 18 in order to accommodate certain test vehicles or objects in it, as well as to suppress resonance phenomena occurring at certain speeds of the air flow, as will be discussed in more detail in the description below. Nozzle extensions 40 are generally corresponding tubular elements, the cross-sectional dimensions and configuration of which are preferably selected in accordance with the cross-sectional dimensions and the configuration of the nozzle exit end 28, and the length is determined depending on the required characteristics of the air flow (taking into account the need to exclude the possibility occurrence of resonant phenomena) at given values of the air flow velocity, the length of the test section and the configuration of the collector.

В общем, в предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения предусматривается наличие соответствующего конца сопла, выполненного в виде выходного элемента 26 сопла (фиг. 2 и 3) или в виде удлинителя 40 сопла (фиг. 9), который имеет достаточно большую длину по сравнению с размером выходного отверстия 29 сопла (фиг. 5) для того, чтобы обеспечить получение, по существу, упорядоченного воздушного потока при выходе воздуха из конца 28 сопла. Под термином «упорядоченный» следует понимать, что воздушный поток, который выходит из конца 28 сопла, имеет, по существу, однородный профиль скоростей. Иными словами, скорость воздушного потока, выходящего из конца 28 сопла, в сущности, одинакова в пределах, по существу, в пределах всего проходного сечения выходного отверстия 29 сопла. Следует признать, что это зависит от требуемой степени однородности; однако, по существу, однородный профиль скоростей может установиться в том случае, если длина выходного элемента 26 сопла и/или удлинителя 40 сопла имеет такое значение, которое составляет, по меньшей мере, приблизительно одну четвертую часть от диаметра проходного отверстия сопла в свету, а более предпочIn general, in a preferred embodiment of the present invention, a corresponding nozzle end is provided in the form of an outlet element 26 of the nozzle (FIGS. 2 and 3) or in the form of an extension 40 of the nozzle (FIG. 9), which has a sufficiently large length compared to the size the nozzle outlet 29 (FIG. 5) in order to provide a substantially ordered airflow when air leaves the nozzle end 28. The term “ordered” should be understood to mean that the air flow that exits the end 28 of the nozzle has a substantially uniform velocity profile. In other words, the speed of the air flow exiting the nozzle end 28 is essentially the same within, essentially, the entire passage section of the nozzle outlet 29. Admittedly, this depends on the degree of homogeneity required; however, a substantially uniform velocity profile can be established if the length of the nozzle exit member 26 and / or nozzle extension 40 has a value that is at least about one fourth of the diameter of the nozzle passage opening in the light, and more preferred

- 6 008287 тительно - по меньшей мере, приблизительно половину от диаметра проходного отверстия сопла в свету. Наиболее предпочтительно было бы, чтобы длина выходного элемента 26 сопла или удлинителей 40 сопла составляла приблизительно три четвертых части от диаметра проходного отверстия сопла в свету или более. В предпочтительных вариантах выполнения настоящего изобретения, выходной элемент 26 сопла и удлинитель 40 сопла имеют, по существу, постоянную или равномерную конфигурацию своего поперечного сечения, а также один и тот же размер этого сечения в пределах всей полной своей длины.- 6 008287 at least about half of the diameter of the nozzle through hole in the light. Most preferably, the length of the nozzle exit member 26 or nozzle extensions 40 would be approximately three fourths of the diameter of the nozzle orifice in the light or more. In preferred embodiments of the present invention, the nozzle exit member 26 and the nozzle extension 40 have a substantially constant or uniform cross-sectional shape, as well as the same size of this cross-section throughout its entire length.

Испытательная секция 18 имеет основание 27, на котором может быть установлен испытываемый объект 23, и которое находится между соплом 16 (или удлинителем 40 сопла, как показано на рисунке 9) и коллектором 19. Испытательная секция имеет конец, обращенный навстречу воздушному потоку и примыкающий к соплу 16, а также конец, обращенный в направлении воздушного потока и примыкающий к коллектору 19. Испытываемый объект 23, к примеру, автомобиль или какое-нибудь аналогичное транспортное средство устанавливается или же монтируется на основании 27 обычным способом. Во время проведения испытаний воздушный поток 22, выходящий из сопла 16 (или из удлинителя 40 сопла), перемещается через испытательную секцию 18 и поступает к коллектору 19, расположенному в направлении пути движения воздушного потока 22. В некоторых случаях практического использования данной установки, в которых испытываемый объект подвешивается сверху или же устанавливается на соответствующей опорной стойке, либо закрепляется каким-нибудь аналогичным способом, основание 27 может отсутствовать.The test section 18 has a base 27 on which the test object 23 can be mounted, and which is located between the nozzle 16 (or nozzle extension 40, as shown in Figure 9) and the manifold 19. The test section has an end facing the air flow and adjacent to the nozzle 16, as well as the end facing the airflow direction and adjacent to the manifold 19. The test object 23, for example, a car or some similar vehicle is installed or mounted on the basis of 27 ordinary sobom. During testing, the air stream 22 exiting the nozzle 16 (or from the nozzle extension 40) moves through the test section 18 and enters a manifold 19 located in the direction of the air flow 22. In some cases, the practical use of this installation, in which the test object is suspended from above or mounted on an appropriate support stand, or fixed in some similar way, the base 27 may be absent.

Коллектор 19 представляет собой такой конструктивный элемент аэродинамической трубы, который располагается таким образом, чтобы он примыкал к расположенному в направлении потока концу испытательной секции 18, выполняя при этом функцию, обеспечивающую возврат воздушного потока внутрь соответствующего возвратного воздуховода 24. Коллектор 19 имеет корпус 30 коллектора, снабженный направленным назад фланцем, или выступом, 31, предназначенным для подсоединения коллектора 19 к воздуховоду 24, внутрь которого поступает возвратный воздушный поток. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, указанный корпус 30 выполняется по своей форме таким образом, чтобы он имел, по существу, трубчатую конфигурацию со стенками, простирающимися в заднем направлении относительно передней кромки коллектора 19, причем указанное направление, в общем, параллельно направлению движения воздушного потока 22 через испытательную секцию 18. Кроме того, коллектор 19 имеет также и переднюю кромку 32, которая располагается в переднем направлении и обращена навстречу потоку по отношению к создаваемому воздушному потоку, вступая, таким образом, во взаимодействие с воздушным потоком уже после того, как он пройдет мимо испытываемого объекта. Как это показано лучше всего на фиг. 2 и 6, передняя кромка коллектора составляется из некоторого множества отдельных ее участков, а именно, из верхнего участка 34, нижнего участка 35 и пары соответствующих боковых участков 36. Указанное множество участков 34, 35 и 36 этой кромки определяет собой входное отверстие 38 для воздушного потока. Указанное отверстие 38 принимает воздушный поток, прошедший мимо испытываемого объекта 23, находящегося в испытательной секции 18, возвращая этот поток обратно через возвратный воздуховод 34 для обеспечения последующей рециркуляции этого воздуха в данной системе. Аэродинамические трубы с передней кромкой на нижнем участке, к примеру, таком как участок 35 этой кромки, имеют более широкое применение в конструкции установок с аэродинамическими трубами, где отсутствует основание 27.The manifold 19 is such a structural element of the wind tunnel, which is positioned so that it adjoins the end of the test section 18 located in the direction of flow, while performing the function of ensuring the return of the air flow into the corresponding return duct 24. The collector 19 has a collector body 30, equipped with a rearward directed flange, or protrusion, 31, designed to connect the collector 19 to the duct 24, into which the return air stream enters . In a preferred embodiment of the present invention, said body 30 is shaped so as to have a substantially tubular configuration with walls extending in a rearward direction relative to the front edge of the manifold 19, said direction being generally parallel to the direction of air movement flow 22 through the test section 18. In addition, the collector 19 also has a leading edge 32, which is located in the forward direction and facing the flow with respect to the aemomu air flow, thus engaging, in interaction with the air stream even after it passes by the test object. As best shown in FIG. 2 and 6, the front edge of the manifold is composed of a plurality of individual sections thereof, namely, the upper section 34, the lower section 35 and a pair of corresponding side sections 36. The specified many sections 34, 35 and 36 of this edge defines the air inlet 38 flow. The specified hole 38 receives the air flow past the test object 23 located in the test section 18, returning this flow back through the return duct 34 to ensure subsequent recirculation of this air in this system. Wind tunnels with a leading edge in the lower section, for example, such as a section 35 of this edge, have wider application in the design of wind tunnel installations where there is no base 27.

Как это показано лучше всего на фиг. 2 и 3, передняя кромка 32 имеет такую конфигурацию, при которой верхний участок 34 и нижний участок 35 этой кромки, располагаются, в общем, перпендикулярно по отношению к направлению движения воздушного потока 22. Таким образом, отдельные точки расположены вдоль участка 34 кромки, в общем, на одинаковом удалении от выходного конца 28 сопла, а также отдельные точки располагаются вдоль участка 35 кромки, в общем, тоже на одинаковом удалении от выходного конца 28 сопла, но при этом расстояние, на которое удалены эти точки от выходного конца сопла, будет для двух этих кромок разным. В противоположность этому, каждый из боковых участков 36 кромки наклонен вниз в заднем направлении (в разные стороны относительно испытательной секции 18) под углом «А» к верхнему участку 34 кромки в направлении движения воздушного потока. Таким образом, отдельные точки располагаются вдоль боковых участков 36 кромки не на одинаковом удалении от выходного конца 28 сопла.As best shown in FIG. 2 and 3, the leading edge 32 has a configuration in which the upper portion 34 and the lower portion 35 of this edge are generally perpendicular to the direction of movement of the air flow 22. Thus, individual points are located along the edge portion 34, in in general, at the same distance from the outlet end 28 of the nozzle, as well as individual points are located along the edge portion 35, in general, also at the same distance from the outlet end 28 of the nozzle, but the distance by which these points are removed from the outlet end of the nozzle will be dl I have two different edges. In contrast, each of the side portions 36 of the edge is inclined downward in the rear direction (in different directions relative to the test section 18) at an angle “A” to the upper portion 34 of the edge in the direction of air flow. Thus, individual points are located along the side portions 36 of the edge not at the same distance from the outlet end 28 of the nozzle.

Хотя заявитель и не желает ограничиться какой-либо одной конкретной теорией, тем не менее, очевидно, что нежелательные явления резонанса и пульсации, возникающие в существующих аэродинамических трубах с открытой струей воздуха, обусловлены образованием вихрей или еще одного воздушного потока на участке между выходной кромкой на выходном конце 28 сопла и передней кромкой коллектора 19. Поскольку все эти кромки в существующих обычных конструкциях располагаются таким образом, что они, по существу, находятся на равном удалении друг от друга, соответственно происходит объединение их энергетических потенциалов, в результате чего и возбуждается нежелательный резонанс. Путем внесения соответствующих изменений в структуру зоны проведения испытаний и, в частности, соответственно изменяя конфигурацию коллектора 19 и, следовательно, передних кромок коллектора 19 таким образом, чтобы расстояние между выходным концом сопла и, по меньшей мере, частью передних кромок коллектора определялось из условия обеспечения неравного удаления этих кромок от выходногоAlthough the applicant does not want to limit himself to any one particular theory, it is nevertheless obvious that the undesirable effects of resonance and pulsation that occur in existing wind tunnels with an open air stream are caused by the formation of vortices or another air stream in the area between the outlet edge at the outlet end 28 of the nozzle and the front edge of the manifold 19. Since all of these edges in existing conventional designs are located so that they are essentially equally spaced from each other, ootvetstvenno combination occurs their potential energy, resulting in unwanted resonance and excited. By making appropriate changes to the structure of the test area and, in particular, accordingly changing the configuration of the collector 19 and, therefore, the front edges of the collector 19 so that the distance between the output end of the nozzle and at least a portion of the front edges of the collector is determined from the condition of uneven removal of these edges from the output

- 7 008287 конца сопла, обеспечивают недостаточность количества энергии, выделяемой кромками при любой какой-нибудь одной частоте, для возбуждения резонанса. Соответственно, настоящее изобретение направлено на обеспечение наличия в аэродинамической трубе такой зоны для проведения испытаний, в которую входят сопло или выходной конец сопла 16, испытательная секция 18 и коллектор 19, где выходная кромка сопла и отдельные точки вдоль передней кромки коллектора находятся на неравном удалении или расстоянии друг от друга, либо, по меньшей мере, указанные кромки имеют отдельные участки, расположенные с обеспечением такого неравного удаления их друг от друга или неодинакового расстояния между ними. Таким образом, настоящее изобретение позволяет получить такую зону для проведения испытаний, содержащую сопло или выходной конец сопла и коллектор, имеющий переднюю кромку, в которой конфигурация выходной кромки сопла и/или передней кромки коллектора обеспечивают получение неравного промежутка между отдельными точками вдоль выходной кромки сопла и соответствующими им точками вдоль передней кромки коллектора. Хотя и существует реальная возможность для выполнения либо выходной кромки сопла или передней кромки коллектора, либо сразу обеих этих кромок таким образом, чтобы конфигурация их обеспечивала получение указанного неодинакового промежутка между ними, тем не менее, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, все точки располагаются вдоль выходной кромки сопла таким образом, что они лежат в общей вертикальной плоскости. В противоположность этому, конфигурация передней кромки коллектора выполняется таким образом, чтобы отдельные точки вдоль по меньшей мере части такой кромки находилась на неодинаковом удалении от такой вертикальной плоскости.- 7 008287 end of the nozzle, provide insufficient amount of energy released by the edges at any any one frequency to excite resonance. Accordingly, the present invention is directed to ensuring the presence in the wind tunnel of such a test zone, which includes the nozzle or the outlet end of the nozzle 16, the test section 18 and the manifold 19, where the outlet edge of the nozzle and individual points along the front edge of the manifold are at an unequal distance or distance from each other, or at least these edges have separate sections located to ensure such unequal removal of them from each other or unequal distance between them. Thus, the present invention allows to obtain such a test zone containing a nozzle or outlet end of the nozzle and a collector having a leading edge, in which the configuration of the nozzle exit edge and / or the collector leading edge provides an unequal gap between the individual points along the nozzle exit edge and points corresponding to them along the leading edge of the collector. Although there is a real possibility for either the outlet edge of the nozzle or the front edge of the manifold, or both of these edges at once so that their configuration provides the indicated unequal gap between them, nevertheless, in the preferred embodiment of the present invention, all points are located along the nozzle exit edge so that they lie in a common vertical plane. In contrast, the configuration of the leading edge of the collector is such that the individual points along at least a portion of such an edge are not at the same distance from such a vertical plane.

Другим способом для выражения структуры настоящего изобретения является определение положения передней кромки 32 коллектора 19 относительно воображаемой плоскости, проходящей ортогонально по отношению к пути движения воздушного потока 22 через испытательную секцию 18. Такая воображаемая плоскость показана на фиг. 3 под номером 33. В предпочтительном варианте выполнения конструкции коллектора, участки 34 и 35 передней его кромки проходят, в общем, параллельно по отношению к такой ортогональной плоскости 33, при этом отдельные точки вдоль участков 34 и 35 указанной передней кромки расположены, по существу, на одинаковом удалении от плоскости 33. Однако в связи с тем, что участки 36 передней кромки коллектора располагаются наклонно относительно плоскости 33, отдельные точки вдоль участков 36 указанной передней кромки находятся на неодинаковом удалении от ортогональной плоскости 33. Кроме того, хотя отдельные точки вдоль участка 34 указанной передней кромки и находятся на одинаковом удалении от плоскости 33, а отдельные точки вдоль участка 35 указанной передней кромки тоже находятся на одинаковом удалении от плоскости 33, расстояния между точками на участке 34 кромки и плоскостью 33 и между точками на участке 35 кромки и плоскостью 33 отличаются друг от друга. Таким образом, в данной конструкции, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, всего только лишь некоторая часть (не более чем приблизительно 60%) передней кромки коллектора 19 находится на равном удалении от плоскости 33 или от выходного конца сопла. Более предпочтительно было бы, чтобы не более чем приблизительно 50% передней кромки коллектора 19 находилось на равном удалении от плоскости 33 или от выходного конца сопла, а еще более предпочтительно было бы, чтобы не более чем приблизительно 40% передней кромки коллектора 19 находилось на одинаковом удалении от плоскости 33 или от выходного конца сопла.Another way to express the structure of the present invention is to determine the position of the leading edge 32 of the manifold 19 relative to an imaginary plane extending orthogonally with respect to the path of air flow 22 through the test section 18. Such an imaginary plane is shown in FIG. 3, numbered 33. In a preferred embodiment of the collector design, portions 34 and 35 of its leading edge extend generally parallel to such an orthogonal plane 33, with individual points along portions 34 and 35 of said leading edge being substantially at the same distance from plane 33. However, due to the fact that sections 36 of the front edge of the collector are inclined relative to plane 33, individual points along sections 36 of this leading edge are at an unequal distance from the orthogs the local plane 33. In addition, although the individual points along the portion 34 of the specified leading edge are at the same distance from the plane 33, and the individual points along the portion 35 of the specified leading edge are also at the same distance from the plane 33, the distance between the points on the portion 34 of the edge and the plane 33 and between the points on the edge portion 35 and the plane 33 are different from each other. Thus, in this design, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, only a certain portion (not more than approximately 60%) of the front edge of the manifold 19 is equidistant from plane 33 or from the outlet end of the nozzle. It would be more preferable that no more than approximately 50% of the leading edge of the manifold 19 be equally spaced from the plane 33 or from the outlet end of the nozzle, and even more preferably would be that no more than approximately 40% of the leading edge of the collector 19 is at the same away from the plane 33 or from the output end of the nozzle.

Следует отметить, что аэродинамическая труба с открытой струей воздуха может иметь четыре участка передней кромки, подверженных воздействию воздушного потока или создаваемой им ударной нагрузки, как это показано в приведенном здесь выше описании, либо всего лишь три участка передней кромки, подверженных воздействию воздушного потока или создаваемой им ударной нагрузки, как это показано на фиг. 9 и 10, на которых основание 27 испытательной секции выполнено, по существу, сплошным при наличии расположенного снизу входа в коллектор 19, или же иметь любую переднюю кромку, выбираемую среди большого разнообразия различных ее конфигураций, предусматривающих наличие в разных количествах таких ее участков, которые подвергаются воздействию воздушного потока или создаваемой им ударной нагрузки. Как уже было указано в приведенном здесь выше описании, конфигурация коллектора с четырьмя сторонами передней его кромки (включая одну ее сторону, расположенную снизу) применяется, в первую очередь, в конструкции существующих аэродинамических труб с открытой воздушной струей, не имеющих основания 27. Независимо от конкретного количества отдельных участков передней кромки коллектора, предполагается, что указанные процентные соотношения относятся только лишь к таким передним кромкам, которые подвергаются воздействию воздушного потока или же создаваемой им ударной нагрузки.It should be noted that a wind tunnel with an open air stream can have four sections of the leading edge exposed to the air flow or the shock created by it, as shown in the description above, or just three sections of the leading edge exposed to the air flow or created shock load, as shown in FIG. 9 and 10, on which the base 27 of the test section is made essentially continuous in the presence of a lower entrance to the collector 19, or to have any leading edge selected from a wide variety of different configurations, providing for the presence in different quantities of such sections of it that exposed to air flow or shock created by it. As already mentioned in the description above, the configuration of the collector with four sides of its leading edge (including one side located below) is used, first of all, in the design of existing wind tunnels with an open air stream that have no base 27. Regardless specific number of individual sections of the leading edge of the collector, it is assumed that these percentages relate only to those leading edges that are exposed to air flow and and the shock created by it.

С целью определения, находятся ли участки 34, 35 и 36 передней кромки коллектора 19 или же соответствующие точки вдоль какого-либо участка передней кромки на одинаковом или же на неодинаковом удалении от плоскости 33 или от выходного конца сопла, находят соответствующую точку, являющуюся застойной точкой, которая представляет собой точку, расположенную в определенном месте, или в пределах поперечного сечения на том участке указанной передней кромки, который ближе всех остальных ее участков отстоит от плоскости 33 или от выходного конца сопла. Совокупность этих точек обычно располагается по периферии отверстия 38 коллектора. Таким образом, точки вдоль участка 34 передней кромки коллектора будут - каждая из них - расположены на одинаковом удалении от плоскостиIn order to determine whether the portions 34, 35 and 36 of the leading edge of the manifold 19 or corresponding points along any portion of the leading edge are at the same or unequal distance from the plane 33 or from the output end of the nozzle, find the corresponding point, which is a stagnant point , which is a point located in a certain place, or within a cross section in that section of the specified leading edge, which is closest to all other sections from the plane 33 or from the exit end of the nozzle. The combination of these points is usually located on the periphery of the hole 38 of the collector. Thus, the points along the portion 34 of the leading edge of the collector will be — each of them — located at the same distance from the plane

- 8 008287- 8 008287

33, находящейся от них на первом расстоянии, а точки вдоль участка 35 передней кромки коллектора будут расположены тоже на одинаковом удалении от плоскости 33, но находиться эта плоскость от них будет уже на втором расстоянии, при этом точки вдоль участков 36 передней кромки коллектора будут располагаться на неодинаковом удалении от плоскости 33.33, located at a first distance from them, and the points along section 35 of the front edge of the collector will also be located at the same distance from plane 33, but this plane will be already at the second distance from them, while the points along sections 36 of the front edge of the collector will be located at an unequal distance from plane 33.

Конструкция предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения лучше всего показана на фиг. 3, где угол «А», который образует участки 36 передней кромки коллектора с основанием 27 испытательной секции 18 (или с направлением пути движения воздушного потока 22) может соответственно изменяться или регулироваться с тем, чтобы обеспечить получение оптимальных и желательных результатов испытаний. В частности, участки 36 передней кромки коллектора расположены с наклоном под углом, отличающимся от 90°. Практически нет никакой необходимости в обеспечении какого-либо определенного значения угла «А» для того, чтобы добиться достижения целей, составленных при создании данного изобретения, поскольку некоторая часть передней кромки коллектора находится на неодинаковом удалении от выходного конца сопла и от ортогональной плоскости 33. Таким образом, для коллектора с наклонными боковыми кромками, как здесь показано, угол «А» должен быть меньше 85°, предпочтительнее - меньше 25°, а наиболее предпочтительно - меньше 70°. Диапазон значений угла «А», который участки 36 передней кромки коллектора образуют с направлением пути движения воздушного потока 22, должен находиться приблизительно от 30 до 85°, предпочтительнее приблизительно от 40 до 80°, а наиболее предпочтительно приблизительно от 50 до 75°. Кроме того, хотя для предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения и показано, что участки 36 передней кромки коллектора расположены с наклоном вниз в заднем направлении (в разные стороны относительно испытательной секции 18), тем не менее, они могут быть также расположены и с наклоном вниз в переднем направлении.The construction of a preferred embodiment of the present invention is best shown in FIG. 3, where the angle “A”, which forms the portions 36 of the leading edge of the collector with the base 27 of the test section 18 (or with the direction of the air flow path 22), can accordingly be changed or adjusted in order to obtain optimal and desirable test results. In particular, the portions 36 of the leading edge of the collector are inclined at an angle different from 90 °. There is practically no need to provide any specific value of the angle “A” in order to achieve the goals set forth during the creation of this invention, since some of the front edge of the collector is not at the same distance from the output end of the nozzle and from the orthogonal plane 33. Thus thus, for a collector with inclined side edges, as shown here, the angle “A” should be less than 85 °, more preferably less than 25 °, and most preferably less than 70 °. The range of angle A, which the portions 36 of the front edge of the manifold form with the direction of the air flow 22, should be from about 30 to 85 °, more preferably from about 40 to 80 °, and most preferably from about 50 to 75 °. In addition, although it has been shown for the preferred embodiment of the present invention that the collector leading edge portions 36 are inclined downward in a rearward direction (in different directions with respect to the test section 18), however, they can also be arranged downwardly inclined in forward direction.

Помимо этого, предполагается также, что для того, чтобы добиться достижения целей, поставленных при создании настоящего изобретения, возможно применение различных других конфигураций передней кромки коллектора, помимо конфигурации с боковыми участками этой кромки, расположенными под углом, которая показана на фиг. 2 и 3. Например, один или несколько различных участков 34, 35, 36, указанной кромки могут быть выполнены криволинейными, либо иметь какую-нибудь другую конфигурацию, которая обеспечивает расположение отдельных точек вдоль этих участков кромки на разном удалении и на неодинаковом расстоянии от выходного конца сопла или от ортогональной плоскости 33. На фиг. 8 показан возможный альтернативный вариант выполнения настоящего изобретения, для которого предусматривается формирование верхнего участка передней кромки коллектора в виде двух отдельных ее частей 34А и 34В. Эти части 34 А и 34В передней кромки расположены с наклоном под углом относительно направления пути движения воздушного потока 22. Верхний участок передней кромки в такой его конфигурации может комбинироваться с вертикальными, наклонными или криволинейными боковыми участками передней кромки коллектора, а также с горизонтальным, угловым или криволинейным нижним участком этой передней кромки. Примеры, иллюстрирующие некоторые возможные варианты конфигурации передней кромки коллектора, показаны в схематичном виде на рисунках 12А, 12В, 12С и 12Ό, хотя возможны также и другие варианты ее конфигурации.In addition, it is also assumed that in order to achieve the goals set when creating the present invention, it is possible to use various other configurations of the front edge of the collector, in addition to the configuration with the side portions of this edge located at an angle, which is shown in FIG. 2 and 3. For example, one or several different sections 34, 35, 36 of the specified edge can be made curved, or have some other configuration that provides the location of individual points along these sections of the edge at different distances and at different distances from the output the end of the nozzle or from the orthogonal plane 33. In FIG. Figure 8 shows a possible alternative embodiment of the present invention, for which the upper portion of the leading edge of the collector is formed in the form of two separate parts 34A and 34B thereof. These leading edge portions 34 A and 34B are inclined at an angle with respect to the direction of the air flow path 22. The upper portion of the leading edge in this configuration can be combined with vertical, inclined, or curved side portions of the collector’s leading edge, as well as with horizontal, angular, or curved lower portion of this leading edge. Examples illustrating some possible configurations of the leading edge of the collector are shown in schematic form in Figures 12A, 12B, 12C and 12Ό, although other configuration options are also possible.

Участки 34, 35 и 36 передней кромки коллектора могут в поперечном своем сечении быть выполнены практически любой конфигурации, общепринятой в данной области техники. В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения, как показано на фиг. 7, конфигурация поперечного сечения участков 34, 35, 36 и передней кромки коллектора (которая одинакова для всех этих участков) представляет собой криволинейную конфигурацию, имеющую постоянный радиус.Sections 34, 35 and 36 of the front edge of the collector can be made in cross-section of almost any configuration generally accepted in the art. In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the cross-sectional configuration of portions 34, 35, 36 and the front edge of the collector (which is the same for all of these portions) is a curvilinear configuration having a constant radius.

Хотя наличие на передних кромках коллектора таких участков кромки, которые удалены на неодинаковое расстояние от выходного конца сопла или от удлинителя сопла, и способствует соответствующему уменьшению резонансных явлений, возникающих в пределах испытательной секции, результаты проведенных экспериментальных исследований указывают на то, что способность коллектора, имеющего такую конструкцию, к ослаблению или полному устранению указанных резонансных явлений будет зависеть не только от конкретных значений угла «А», под которым располагаются боковые участки 36 передней кромки коллектора, но будет еще зависеть и от длины испытательной секции 18 (расстояния от выходного конца 28 сопла до передней кромки коллектора), а также от того, имеются ли удлинители 40 сопла или выходные элементы 26, либо какие-нибудь иные технические средства, предназначенные для формирования, по существу, упорядоченного потока, выходящего из сопла. Более конкретно, при заданных скоростях воздушного потока обеспечивается полное устранение резонансных явлений при применении коллектора, боковые участки передней кромки которого располагаются под определенным углом «А», только лишь для испытательных секций, длина которых находится в определенных пределах. Как только указанная длина увеличится сверх такого определенного предела, начнут опять возникать нежелательные резонансные явления. Однако такие резонансные явления могут быть снова полностью устранены за счет соответствующего уменьшения величины угла «А», который боковые части 36 передней кромки коллектора образуют по отношению к направлению движения воздушного потока, либо благодаря созданию более упорядоченного воздушного потока, выходящего из сопла.Although the presence on the leading edges of the collector of such edge sections that are not evenly spaced from the outlet end of the nozzle or from the extension of the nozzle, and contributes to a corresponding reduction of resonance phenomena that occur within the test section, the results of experimental studies indicate that the ability of the collector having such a design, to weaken or completely eliminate the indicated resonance phenomena will depend not only on the specific values of the angle “A”, under which lateral sections 36 of the front edge of the collector are laid down, but it will also depend on the length of the test section 18 (the distance from the output end 28 of the nozzle to the front edge of the collector), as well as whether there are extension tubes 40 of the nozzle or output elements 26, or some other technical means for forming a substantially ordered stream exiting the nozzle. More specifically, at given air flow rates, the resonance phenomena are completely eliminated when using a collector, the side sections of the leading edge of which are located at a certain angle “A”, only for test sections whose length is within certain limits. As soon as the specified length increases beyond such a certain limit, unwanted resonance phenomena will begin to occur again. However, such resonance phenomena can again be completely eliminated due to a corresponding decrease in the angle “A”, which the side portions 36 of the front edge of the collector form with respect to the direction of movement of the air flow, or by creating a more streamlined air flow leaving the nozzle.

Таким образом, коллектор, имеющий такую конструкцию, которая показана на прилагаемых рисунThus, a collector having such a design as shown in the attached figure

- 9 008287 ках, будет способствовать уменьшению резонансных явлений, возникающих в испытательной секции, по сравнению с коллектором, имеющим такую конструкцию, в которой все передние кромки располагаются на одинаковом удалении от выходного конца сопла, но только лишь в пределах до определенного значения длины испытательной секции. По мере уменьшения величины угла «А» с 90° (который определяет собой такую конструкцию, в которой все передние кромки располагаются на одинаковом удалении от выходного конца сопла) будет наблюдаться уменьшение или полное устранение резонансных явлений при заданной скорости воздушного потока вплоть до определенного значения длины испытательной секции. В том случае, если потребуется увеличить длину испытательной секции, значение угла «А» для боковых участков 36 передней кромки коллектора нужно будет соответственно уменьшить, либо обеспечить получение более упорядоченного воздушного потока, образующегося на выходном конце сопла.- 9 008287 kah, will help to reduce the resonance phenomena occurring in the test section, compared with a collector having such a design in which all the front edges are located at the same distance from the output end of the nozzle, but only within a certain length of the test section . As the angle “A” decreases from 90 ° (which defines a design in which all leading edges are located at the same distance from the output end of the nozzle), a decrease or complete elimination of resonance phenomena at a given air flow rate up to a certain length value will be observed test section. In that case, if it is required to increase the length of the test section, the value of the angle “A” for the side sections 36 of the front edge of the collector will need to be reduced accordingly, or a more ordered air flow will be obtained at the outlet end of the nozzle.

Соответственно, изменяя значение угла, под которым боковые участки 36 передней кромки коллектора наклонены относительно направления движения воздушного потока, изменяя эффективную длину испытательной секции посредством регулирования положения сопла 16 и/или коллектора 19, либо используя соответствующие удлинители 40 сопла, выходные элементы 26 сопла или же какие-нибудь иные технические средства, обеспечивающие создание более упорядоченного воздушного потока на выходном конце сопла, можно эффективно уменьшить или же полностью устранить возникновение нежелательных резонансных явлений для конкретного случая применения и определенного значения скорости движения воздушного потока. Таким образом, способ, осуществляемый в соответствии с настоящим изобретением, предусматривает проведение следующих этапов: обеспечение наличия аэродинамической трубы, имеющей сопло и коллектор, причем, по меньшей мере, некоторая часть передней кромки указанного коллектора располагается на неодинаковом удалении от указанного сопла; а также изменение длины испытательной секции; изменение угла наклона отдельных участков указанной передней кромки указанного коллектора; и/или создание более упорядоченного воздушного потока на выходном конце указанного сопла с целью уменьшения до приемлемого уровня или полного устранения резонансных явлений при заданной скорости движения воздушного потока.Accordingly, by changing the angle at which the lateral portions 36 of the front edge of the manifold are inclined relative to the direction of air flow, changing the effective length of the test section by adjusting the position of the nozzle 16 and / or the manifold 19, or using the appropriate nozzle extensions 40, nozzle output elements 26, or any other technical means providing a more streamlined airflow at the outlet end of the nozzle can be effectively reduced or completely eliminated ozniknovenie undesirable resonance phenomena for the particular application and the particular values of the rate of airflow. Thus, the method carried out in accordance with the present invention involves the following steps: providing a wind tunnel having a nozzle and a collector, wherein at least some portion of the leading edge of said manifold is located at an unequal distance from said nozzle; as well as changing the length of the test section; changing the angle of the individual sections of the specified leading edge of the specified collector; and / or the creation of a more streamlined air flow at the output end of the specified nozzle in order to reduce to an acceptable level or completely eliminate resonance phenomena at a given speed of air flow.

Хотя приведенное здесь выше описание предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения и соответствующего способа его использования относится к весьма конкретному частному случаю, тем не менее, предполагается, что в данное изобретение могут быть внесены различные изменения и дополнения, которые не выходят за пределы существа и объема настоящего изобретения. Соответственно, подразумевается, что объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не приведенным здесь выше описанием предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения.Although the above description of a preferred embodiment of the present invention and the corresponding method of its use relates to a very specific particular case, it is nevertheless assumed that various changes and additions can be made to this invention that do not go beyond the essence and scope of the present invention . Accordingly, it is intended that the scope of the present invention be determined by the appended claims, and not by the above description of a preferred embodiment of the present invention.

Claims

CLAIM

1. Wind tunnel with open air jet, designed for various aerodynamic and acoustic tests and containing a nozzle having a nozzle through hole with a corresponding area of the nozzle orifice, the perimeter of the nozzle and its clear diameter multiplied by multiplying the specified flow area the nozzle holes into four, followed by dividing by the specified perimeter of the nozzle through hole, as well as a manifold having a leading edge, dividing the inlet of the collector, while the nozzle and the collector are located at a distance from each other, and the gap between the nozzle orifice and the inlet of the collector defines the test section, characterized in that the test section has a size that is four or more times exceeds the diameter of the nozzle through hole.

2. Wind tunnel according to claim 1, characterized in that at least part of the leading edge is at an unequal distance from the through-hole of the nozzle.

3. Wind tunnel according to claim 2, characterized in that the front edge has an upper portion and a pair of lateral portions extending from opposite ends of the upper portion.

4. The wind tunnel according to claim 3, the path of the air flow through which passes from the nozzle through hole to the manifold inlet, characterized in that at least one of the side sections is inclined at an angle different from 90 ° relative to the direction of the airway flow.

5. The wind tunnel according to claim 4, characterized in that at least one of the lateral portions is inclined at an angle in the range mainly from 30 to 85 °.

6. The wind tunnel according to claim 5, characterized in that at least one of the side portions is inclined relative to the upper portion downwards and in the direction opposite to the test section.

7. The wind tunnel according to claim 3, characterized in that at least one of the side portions is inclined relative to the upper portion downwards and in the direction opposite to the test section.

8. The wind tunnel according to claim 2, characterized in that the nozzle contains an end section,

- 10 008287 having such a size in length, which exceeds one fourth of the diameter in the light of the through hole of the nozzle, and having essentially the same cross-sectional area, approaching in its value to the area of the through-passage of the nozzle opening sections.

9. The wind tunnel of claim 8, characterized in that the size in the length of the end section exceeds half the diameter in the light of the bore of the nozzle.

10. A method for constructing a wind tunnel and studying the effect of air flow on a test vehicle washed by it, located in a wind tunnel, in which a wind tunnel is equipped with a nozzle with a corresponding area of the nozzle opening and the perimeter of the nozzle and its diameter in the light, determined by multiplying the orifice area of the nozzle opening by four and then dividing by the perimeter of the orifice ment of the nozzle; equipped with a test vehicle having a front end, a rear end and a longitudinal center line extending from said front end to said rear end, wherein the test vehicle has a maximum cross-sectional area in a plane located perpendicular to the longitudinal center line, and the maximum the cross-sectional area exceeds 10% of the orifice area of the nozzle opening; equip the wind tunnel with a base and a front edge defining the inlet of the collector, with a part of the leading edge located at unequal distance from a plane perpendicular to the said base; place the nozzle of the wind tunnel and the collector of the wind tunnel so that they, having a relationship between themselves, are located at a distance from each other, while the through hole of the nozzle and the inlet of the collector are facing towards each other, and the distance between the said through hole of the nozzle and said entrance the collector hole determines the test section of the wind tunnel, having such a size in length that is at least four times the diameter in the light of the bore hole tia nozzle; place the vehicle in the test section, located between the through hole of the nozzle and the inlet of the collector; and ensure the movement of the air flow injected through the nozzle through passage, past the vehicle washed by it and then inside the manifold inlet.

11. Wind tunnel according to claim 10, characterized in that the maximum cross-sectional area exceeds 20% of the orifice area of the nozzle.

12. Wind tunnel according to claim 10, characterized in that the maximum cross-sectional area exceeds 40% of the orifice area of the nozzle.

13. The wind tunnel of claim 10, characterized in that the said test section is of such a size in length that is at least five times the diameter in the light of the through hole of the nozzle.

14. The method according to claim 10, characterized in that at the stage of equipping the wind tunnel with a nozzle, it is envisaged to ensure the presence of a wind tunnel nozzle containing an end section having such a size in length that exceeds one fourth of the diameter of the clear passage opening of the nozzle, and essentially the same cross-sectional area, approaching in its value to the orifice area of the nozzle opening, throughout the entire length of the end section.

15. The method according to p. 14, characterized in that the said size in length exceeds half of the diameter in the light of the through hole of the nozzle.

16. The method according to p. 15, characterized in that the said size in length is approximately three quarters of the diameter in the light of the passage opening of the nozzle or more.

17. A wind tunnel with an open air jet, containing a test section having an end facing the flow and an end facing in the direction of flow; a nozzle having a passage opening located at the end of the test section facing the flow, the nozzle opening has a corresponding opening area of the nozzle opening, the perimeter of the opening of the nozzle and its diameter in the light, determined by multiplying the opening area of the nozzle opening by four followed by dividing by the perimeter of the nozzle, wherein said nozzle further comprises an end section having a size in length that exceeds one fourth of the di a meter in the light of the through hole of the nozzle, and having essentially the same cross-sectional area, approaching in its significance to the said cross-sectional area of the nozzle opening, throughout the entire length dimension of the said end section; and a collector located at a distance from the nozzle and having a leading edge located at an unequal distance from the through-hole of the nozzle.

18. The wind tunnel according to claim 17, characterized in that the size in the length of the end section exceeds half of the diameter in the light of the nozzle through passage.

19. Wind tunnel according to claim 18, characterized in that the front edge has an upper portion and a pair of lateral portions extending from opposite ends of the upper portion.

- 11 008287

20. Wind tunnel according to claim 19, the path of movement of the air flow through which passes from the nozzle through hole to the manifold inlet, characterized in that at least one of the side sections is inclined at an angle in the range, mainly, from 30 to 85 ° , relative to the direction of the air flow.

21. A method of conducting aerodynamic and acoustic tests of a self-propelled vehicle, in which they provide an appropriate wind tunnel with an open air jet, which has a nozzle, a collector and a test section located between the nozzle and the collector, the nozzle having a corresponding exit zone, and the collector has a front an edge, a part of which is located at an unequal distance from said aperture of the nozzle; ensure the presence of the test self-propelled vehicle having a corresponding external configuration and place said vehicle in said test section; provide air flow having a speed in the range, mainly from 5 to 200 miles per hour, injected through the nozzle and passing through the test section past the vehicle washed by it; collect data on airflow parameters and acoustic characteristics obtained as a result of monitoring the course of the process of washing the vehicle with airflow; and evaluate data on airflow parameters and acoustic characteristics.