JP3876755B2 - Wind tunnel equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風洞装置に関し、特に、エジェクタを有する風洞に用いて好適な風洞装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
超大型旅客機や超音速輸送機等の開発には、高マッハ数気流を発生する風洞装置が必須の試験設備である。この種の風洞装置では、高マッハ数を実現するために供給空気圧を上げることが一般的である。この空気圧を確保するための貯気設備は、厚生労働省安全規則の適用を受ける必要がない5MPa以下とすることが望ましいため、上記超音速風洞では下流側にエジェクタを設置して空気圧の不足分を吸引効果で補っている。そして発生させた気流を整流胴で整流した後に、飛行体の模型等の供試体を設置した測定胴で風洞実験を行う。測定胴を通過した高速の気流は、流路が拡がった拡散胴で減速される。
【0003】
従来、上記の風洞装置で拡散胴を複数設ける場合、例えば第一拡散胴及び第二拡散胴を設ける場合には、長さ方向に直列に接続する構造や、曲がり部を設けて略L字状に接続する構造が採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の風洞装置には、以下のような問題が存在する。
第一、第二拡散胴を直列に接続した場合、収納建物が極端に細長いものとなり、敷地の有効利用を阻害することになる。また、曲がり部を設けて接続した場合、曲がり部は性能に寄与しない余分な部分となり、しかも装置全体が大型になるため、コスト増及びレイアウト上の制約が新たに生じるという問題があった。
【0005】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、複数の拡散胴を設ける場合でも小型化及び敷地の有効利用を可能にする風洞装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項1記載の風洞装置は、気流の進行方向に沿って流路が拡径する第一拡散胴及び第二拡散胴が順次配置された風洞装置であって、前記第二拡散胴は、前記第一拡散胴との間で、前記気流の進行方向を前記第一拡散胴に対して反転させた前記流路を形成することを特徴とするものである。
【0007】
従って、本発明の風洞装置では、第一拡散胴と前記第二拡散胴とを直列に接続しないため、建物を大きくする必要がなくなり敷地の有効利用を図ることができる。また、本発明では、曲がり部を設けずに進行方向を反転させた流路形成に第一拡散胴を用いるため装置の大型化を防ぐことができる。
【0008】
請求項2記載の風洞装置は、請求項1記載の風洞装置において、前記第一拡散胴と前記第二拡散胴とが略同心に配置されることを特徴とするものである。
【0009】
従って、本発明の風洞装置では、第一拡散胴と前記第二拡散胴との間の流路幅を一定にすることができる。
【0010】
請求項3記載の風洞装置は、請求項1または2記載の風洞装置において、前記第二拡散胴は、前記第一拡散胴を包含するように、前記第一拡散胴の外側に間隔をあけて配置されて前記第一拡散胴との間に流路を形成し、前記第一拡散胴の外側に形成された流路には、当該流路が拡径する方向に流体を導入するノズルが設けられていることを特徴とするものである。
【0011】
従って、本発明の風洞装置では、流路に流体を導入した際の吸引効果によって、供給空気圧の不足分を補うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の風洞装置の実施の形態を、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、風洞装置の概略構成図である。
この風洞装置は、高圧ガスを貯溜した高圧タンク(貯気槽)1、高圧タンク1からの高圧ガスを加熱するヒータ(蓄熱器)2、噴射された高圧ガスを整流する整流胴3、極超音速ノズル4、高速飛行体の翼等の供試体を設置して流力性能を測定するための測定胴5、高圧ガスの気流速度を超音速から亜音速に減速する第二スロート6、亜音速に減速された高圧ガスの気流をさらに減速させる第一拡散胴7及び第二拡散胴8、第二拡散胴8に直結されて高圧ガスの排気を行うとともに、所定の騒音値まで騒音レベルを低減させる消音棟9を主体に構成されている。
【0013】
第一拡散胴7は、高圧ガス気流の進行方向(図1中、左方向)に沿って漸次拡径する流路7aを形成しており、流路7aの開口部近傍には気流と直交する方向に沿って対向壁10が設けられている。対向壁10の外周部は第二拡散胴8に繋がっている。第二拡散胴8は、対向壁10から消音棟9へ図1中右方向に向かうに従って漸次拡径しており、第一拡散胴7を包含するように、第一拡散胴7の外側に間隔をあけて配置されることで、第一拡散胴7との間に高圧ガスの流路8aを形成する。この流路8aは、対向壁10により進行方向が反転した高圧ガスの進行方向(図1中右側)に沿って流路幅が漸次拡径する断面リング状に形成されており、第二拡散胴8が第一拡散胴7と略同心に配置されることで周方向に沿って流路幅が一定に形成される。
【0014】
また、流路8aの上流部には、高速流体を流路8aに導入するノズル(ヘッダー)11が複数(例えば8本)配設されている。ノズル11は、高圧ガスの進行方向に高速流体を導入することで、吸引効果によって高圧タンク1の供給空気圧の不足分を補うエジェクタ機能として作用する。
【0015】
上記構成の風洞装置では、高圧タンク1から噴射された高圧ガスはヒータ2で所定の温度に加熱され整流胴3で整流された後に、ノズル11から高速流体が導入されて吸引効果が作用するとともに、極超音速ノズル4を通過することにより、高マッハ数(例えばマッハ5)の極超音速となって測定胴5に流入する。測定道5においては、供試体の表面に発生する圧力分布を測定したり、供試体の周囲に生じる流れの様子を観察することが可能である。
【0016】
測定胴5を通過した高圧ガスは、第二スロート6を通過することで気流速度が超音速から亜音速に減速され、拡径する第一拡散胴7の流路7aを通過することでさらに減速される。第一拡散胴7を通過した高圧ガスは、対向壁10で進路が塞がれているため、進行方向を曲げて第二拡散胴8の流路8aに流入し、第一拡散胴7に対して進路を反転させた方向に進行する。第二拡散胴8において高圧ガスは、ノズル11から高速流体が導入されるエジェクタ作用で加速されるものの、進行方向に沿って拡径し、一定の流路幅を有する断面リング状の流路8aを通ることでさらに減速されながら図中右方向へ進行し、消音棟9に流入する。なお、流路8aは断面がリング状であるが、所定量の断面積が確保されていれば、所定のエジェクタ機能を達成することが可能である。そして、高圧ガスは、消音棟9において所定の騒音値まで騒音レベルを低減されて排気される。
【0017】
このように、本実施の形態では、高圧ガスの進行方向を反転させ、第一拡散胴7と第二拡散胴8との間に減速用流路8aを形成しているので、第一拡散胴7と第二拡散胴8とを接続する場合にも直列に接続したり、曲がり部を設ける必要がなくなる。そのため、建物が大きくなり敷地の有効利用が図れないといった事態や、曲がり部の存在で装置全体が大きくなりコスト増やレイアウト上の制約が生じるといった事態を未然に防ぐことが可能になる。また、第一拡散胴7と第二拡散胴8とを略同心に配置することで、流路8aにおける流路幅を周方向で一定にすることができ、安定した気流を形成することができる。さらに、本実施の形態では、ノズル11を設置してエジェクタ機能を備えることで、吸引効果により供給ガス圧の不足分を補って高マッハ数を実現することができる。また、本実施の形態では、第二拡散胴8と消音棟9とを直結することで、より装置の小型化を図ることができる。
【0018】
なお、上記実施の形態において、ノズル11の位置は、流路8aの上流側としたが、これに限定されるものではなく、流路8aに配置すればどこにあってもよい。
【0019】
また、上記実施の形態では、第一拡散胴7と対向壁10との間で流路断面積が急激に大きくなるため、図2に示すように、対向壁10に突部10aを設けることで断面積の変化を抑制してもよい。このとき、第一拡散胴7を通過した高圧ガスが円滑に流路8aに導かれるように、突部10aに傾斜面を設けることが好ましい。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、建物が大きくなり敷地の有効利用が図れないといった事態や、曲がり部の存在で装置全体が大きくなりコスト増やレイアウト上の制約が生じるといった事態を未然に防ぐことが可能になる。また、本発明では、安定した気流を形成できるとともに、高マッハ数を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す図であって、風洞装置の概略構成図である。
【図2】 別の実施形態の風洞装置の概略構成図である。
【符号の説明】
7 第一拡散胴
8 第二拡散胴
8a 流路
11 ノズル(ヘッダー)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wind tunnel device, and more particularly to a wind tunnel device suitable for use in a wind tunnel having an ejector.
[0002]
[Prior art]
A wind tunnel device that generates a high Mach number airflow is an essential test facility for the development of ultra-large passenger aircraft and supersonic transport aircraft. In this type of wind tunnel device, it is common to increase the supply air pressure in order to achieve a high Mach number. It is desirable that the air storage facility for securing the air pressure is 5 MPa or less, which does not require the application of the Ministry of Health, Labor and Welfare safety regulations. Therefore, in the supersonic wind tunnel, an ejector is installed on the downstream side to reduce the air pressure shortage. Compensated by the suction effect. Then, after the generated airflow is rectified by the rectifying cylinder, a wind tunnel experiment is performed using a measuring cylinder in which a test body such as a flying object model is installed. The high-speed airflow that has passed through the measurement cylinder is decelerated by the diffusion cylinder whose channel has expanded.
[0003]
Conventionally, when a plurality of diffusion cylinders are provided in the above-described wind tunnel device, for example, when a first diffusion cylinder and a second diffusion cylinder are provided, a structure that is connected in series in the length direction or a bent portion is provided so as to be substantially L-shaped. The structure to connect to is adopted.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional wind tunnel device as described above has the following problems.
When the first and second diffusion cylinders are connected in series, the storage building becomes extremely long and obstructs the effective use of the site. Further, when a bent portion is provided and connected, the bent portion becomes an extra portion that does not contribute to performance, and the entire apparatus becomes large, resulting in a problem of increased cost and new restrictions on layout.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a wind tunnel device that enables downsizing and effective use of a site even when a plurality of diffusion cylinders are provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The wind tunnel device according to claim 1 is a wind tunnel device in which a first diffusion cylinder and a second diffusion cylinder in which a flow path expands along an advancing direction of an air flow are sequentially arranged, and the second diffusion cylinder includes the second diffusion cylinder, The flow path is formed between the first diffusion cylinder and the flow direction of the airflow reversed with respect to the first diffusion cylinder.
[0007]
Therefore, in the wind tunnel device of the present invention, since the first diffusion cylinder and the second diffusion cylinder are not connected in series, it is not necessary to enlarge the building and the site can be effectively used. Moreover, in this invention, since a 1st diffuser cylinder is used for the flow path formation which reversed the advancing direction without providing a bending part, the enlargement of an apparatus can be prevented.
[0008]
A wind tunnel device according to
[0009]
Therefore, in the wind tunnel device of the present invention, the flow path width between the first diffusion cylinder and the second diffusion cylinder can be made constant.
[0010]
The wind tunnel device according to
[0011]
Therefore, in the wind tunnel device of the present invention, the shortage of the supply air pressure can be compensated by the suction effect when the fluid is introduced into the flow path.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a wind tunnel device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wind tunnel device.
This wind tunnel device includes a high-pressure tank (storage tank) 1 that stores high-pressure gas, a heater (heat accumulator) 2 that heats high-pressure gas from the high-pressure tank 1, a rectifying
[0013]
The first diffusion cylinder 7 forms a
[0014]
In addition, a plurality (for example, eight) of nozzles (headers) 11 for introducing a high-speed fluid into the
[0015]
In the wind tunnel device configured as described above, the high-pressure gas injected from the high-pressure tank 1 is heated to a predetermined temperature by the
[0016]
The high-pressure gas that has passed through the
[0017]
As described above, in the present embodiment, the traveling direction of the high-pressure gas is reversed, and the speed reducing
[0018]
In the above embodiment, the position of the
[0019]
Moreover, in the said embodiment, since a flow-path cross-sectional area becomes large suddenly between the 1st diffuser cylinder 7 and the opposing
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a situation in which a building becomes large and the site cannot be effectively used, and a situation in which the entire apparatus becomes large due to the presence of a bent portion, resulting in an increase in cost and layout restrictions. It becomes possible. Moreover, in this invention, while being able to form stable airflow, the effect that high Mach number is realizable is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a wind tunnel device.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wind tunnel device according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
7
Claims (3)
前記第二拡散胴は、前記第一拡散胴との間で、前記気流の進行方向を前記第一拡散胴に対して反転させた前記流路を形成することを特徴とする風洞装置。A wind tunnel device in which a first diffusion cylinder and a second diffusion cylinder in which the diameter of the flow path expands along the traveling direction of the air flow are sequentially arranged,
The said 2nd diffusion cylinder forms the said flow path which reversed the advancing direction of the said air flow with respect to the said 1st diffusion cylinder between said 1st diffusion cylinders, The wind tunnel apparatus characterized by the above-mentioned.
前記第一拡散胴と前記第二拡散胴とが略同心に配置されることを特徴とする風洞装置。The wind tunnel device according to claim 1, wherein
The wind tunnel device, wherein the first diffusion cylinder and the second diffusion cylinder are arranged substantially concentrically.
前記第二拡散胴は、前記第一拡散胴を包含するように、前記第一拡散胴の外側に間隔をあけて配置されて前記第一拡散胴との間に流路を形成し、
前記第一拡散胴の外側に形成された流路には、当該流路が拡径する方向に流体を導入するノズルが設けられていることを特徴とする風洞装置。The wind tunnel device according to claim 1 or 2,
The second diffusion cylinder is disposed at an outside of the first diffusion cylinder so as to include the first diffusion cylinder and forms a flow path between the first diffusion cylinder and the first diffusion cylinder,
A wind tunnel device, characterized in that a nozzle that introduces a fluid in a direction in which the diameter of the flow path expands is provided in a flow path formed outside the first diffusion cylinder.
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