JPH06300660A - 風 洞 - Google Patents
風 洞Info
- Publication number
- JPH06300660A JPH06300660A JP5087297A JP8729793A JPH06300660A JP H06300660 A JPH06300660 A JP H06300660A JP 5087297 A JP5087297 A JP 5087297A JP 8729793 A JP8729793 A JP 8729793A JP H06300660 A JPH06300660 A JP H06300660A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind tunnel
- nozzle
- static pressure
- pressure
- air flow
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 通風中に温度変化などの条件変化に対応して
ノズル形状を変化させ常に所望の静圧分布を生じさせう
る風洞を提供する。 【構成】 気流１を流す風洞ノズル２は弾性壁で形成さ
れている。弾性壁には流れ方向に複数個の静圧孔３が設
けられており、各静圧孔３には圧力を検出する圧力セン
サ４が取付けられている。風洞ノズル２には、風洞ノズ
ル２の形状を変形させる複数個のアクチュエータ７が取
付けられている。これらのアクチュエータ７は、圧力セ
ンサ４の出力を配線６を経て受け、風洞ノズル２内の静
圧分布が所望の値となるように制御する制御装置として
の計算機５によって作動される。このようにして、風洞
ノズルにおける通風中の気流温度の変化等の条件変化に
よる静圧分布の変化に対応してノズル形状を変化させ、
風洞ノズル２内に所望の静圧分布を生じさせることがで
きる。
ノズル形状を変化させ常に所望の静圧分布を生じさせう
る風洞を提供する。 【構成】 気流１を流す風洞ノズル２は弾性壁で形成さ
れている。弾性壁には流れ方向に複数個の静圧孔３が設
けられており、各静圧孔３には圧力を検出する圧力セン
サ４が取付けられている。風洞ノズル２には、風洞ノズ
ル２の形状を変形させる複数個のアクチュエータ７が取
付けられている。これらのアクチュエータ７は、圧力セ
ンサ４の出力を配線６を経て受け、風洞ノズル２内の静
圧分布が所望の値となるように制御する制御装置として
の計算機５によって作動される。このようにして、風洞
ノズルにおける通風中の気流温度の変化等の条件変化に
よる静圧分布の変化に対応してノズル形状を変化させ、
風洞ノズル２内に所望の静圧分布を生じさせることがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空気力学上の試験設備で
ある風洞のノズルに関する。
ある風洞のノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の風洞ノズルは２つのタイプに分け
る事ができる。第一は固定式ノズル（図４）でノズル壁
形状が一定で変化できないものである。特に、超音速気
流を生成するときには、ノズルのスロート部と出口の流
路断面積の比がノズル出口における気流マッハ数に関係
する為、数種のマッハ数を一つの風洞で実現するには流
路断面積の比の異なる別々のノズルを風洞に取り付けな
くてはならない。実際、数種のノズル・ブロックを作
り、それらを入れ換えながら風洞に取り付けている例が
ある。
る事ができる。第一は固定式ノズル（図４）でノズル壁
形状が一定で変化できないものである。特に、超音速気
流を生成するときには、ノズルのスロート部と出口の流
路断面積の比がノズル出口における気流マッハ数に関係
する為、数種のマッハ数を一つの風洞で実現するには流
路断面積の比の異なる別々のノズルを風洞に取り付けな
くてはならない。実際、数種のノズル・ブロックを作
り、それらを入れ換えながら風洞に取り付けている例が
ある。
【０００３】一方、第二のタイプは、風洞壁を弾性的に
変形可能な、いわゆるフレキシブルな板で作り、それを
油圧等のアクチュエータで支え、このアクチュエータの
操作により所定のノズル形状を設定するものである。
（図５）。上記の２つのタイプのどちらについてもノズ
ル形状は前もって設定されたものになるだけで、気流の
通風中に気流条件の変化を感知して、それに応じて変化
させるいわゆるフィードバックシステムになっていな
い。フィードバックの考えを取り込んでいない従来の風
洞には次のような問題点がある。
変形可能な、いわゆるフレキシブルな板で作り、それを
油圧等のアクチュエータで支え、このアクチュエータの
操作により所定のノズル形状を設定するものである。
（図５）。上記の２つのタイプのどちらについてもノズ
ル形状は前もって設定されたものになるだけで、気流の
通風中に気流条件の変化を感知して、それに応じて変化
させるいわゆるフィードバックシステムになっていな
い。フィードバックの考えを取り込んでいない従来の風
洞には次のような問題点がある。
【０００４】（１）形状設定が一方向的である。従来の
やり方では机上計算を行い、その結果でノズル形状を設
定する、いわば一方通行的な形状設定な為、設定した形
状が最適なものであるかどうか、一般には、実証されて
いない。計算は、当然ながら然るべき理論に基づいて行
なわれるとはいうものの、計算の前提条件の細かい所
（例えば、温度条件）まで高精度で現実をシミュレート
している訳ではない。
やり方では机上計算を行い、その結果でノズル形状を設
定する、いわば一方通行的な形状設定な為、設定した形
状が最適なものであるかどうか、一般には、実証されて
いない。計算は、当然ながら然るべき理論に基づいて行
なわれるとはいうものの、計算の前提条件の細かい所
（例えば、温度条件）まで高精度で現実をシミュレート
している訳ではない。
【０００５】（２）気流条件の変化に対応できない。超
音速風洞においては、一般に気流の温度が大気温より低
くなる為に、一回の通風中にノズル壁の温度は低下す
る。ノズル壁温度はノズル壁に沿う境界層という粘性効
果の強い流れ場に強く影響するが、従来のノズル形状設
定法では、一回の通風中の条件の変化を考慮に入れてい
ないので、精度の高い設定ができなかった。
音速風洞においては、一般に気流の温度が大気温より低
くなる為に、一回の通風中にノズル壁の温度は低下す
る。ノズル壁温度はノズル壁に沿う境界層という粘性効
果の強い流れ場に強く影響するが、従来のノズル形状設
定法では、一回の通風中の条件の変化を考慮に入れてい
ないので、精度の高い設定ができなかった。
【０００６】上の例は壁の温度の変化についてである
が、風洞気流総圧及び気流総温の変化についても従来の
技術は対応できていない。これらの試験条件の変化は、
一回の通風中にも変化するが、季節によっても（特に気
流総温）変化するもので、高精度な試験をする為にはこ
れらに細かく対応する事が必要である。
が、風洞気流総圧及び気流総温の変化についても従来の
技術は対応できていない。これらの試験条件の変化は、
一回の通風中にも変化するが、季節によっても（特に気
流総温）変化するもので、高精度な試験をする為にはこ
れらに細かく対応する事が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は通風中の温度
変化などの条件変化に対しノズル形状を適応させて変え
気流の一様性を向上させうる風洞を提供することを課題
としている。また、本発明は、所望のマッハ数分布をも
つ気流を与えることができるように能力を向上させた風
洞を提供することを課題としている。
変化などの条件変化に対しノズル形状を適応させて変え
気流の一様性を向上させうる風洞を提供することを課題
としている。また、本発明は、所望のマッハ数分布をも
つ気流を与えることができるように能力を向上させた風
洞を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するため風洞ノズルを流れ方向に複数個の静圧孔
が設けられた弾性壁で形成し、この静圧孔における圧力
を検出する圧力センサ、風洞ノズルに取付けられ風洞ノ
ズルの形状を変えるアクチュエータ、及び前記した圧力
センサの出力を受け風洞内に所望の静圧分布を生じさせ
るよう前記アクチュエータを作動させる制御装置を有す
る風洞を提供する。
を解決するため風洞ノズルを流れ方向に複数個の静圧孔
が設けられた弾性壁で形成し、この静圧孔における圧力
を検出する圧力センサ、風洞ノズルに取付けられ風洞ノ
ズルの形状を変えるアクチュエータ、及び前記した圧力
センサの出力を受け風洞内に所望の静圧分布を生じさせ
るよう前記アクチュエータを作動させる制御装置を有す
る風洞を提供する。
【０００９】
【作用】本発明による風洞では、ノズル壁の長手方向
（流れ方向）に配置された静圧孔があり、これに圧力セ
ンサを設置する事により流れ方向の静圧分布がわかる。
一般に風洞において、静圧分布はマッハ数分布と一意的
に関係づけられる。即ち、静圧分布を知る事により、風
洞気流の加速の具合いがわかる。一方、この加速の具合
いは、ノズル壁形状に依存する為、ノズル壁形状をアク
チュエータによって変化させる事によりマッハ数の分布
を変化させる事ができる。ノズル壁形状を変化させるア
クチュエータは、制御装置すなわち計算機をオンライン
的に利用して作動される。
（流れ方向）に配置された静圧孔があり、これに圧力セ
ンサを設置する事により流れ方向の静圧分布がわかる。
一般に風洞において、静圧分布はマッハ数分布と一意的
に関係づけられる。即ち、静圧分布を知る事により、風
洞気流の加速の具合いがわかる。一方、この加速の具合
いは、ノズル壁形状に依存する為、ノズル壁形状をアク
チュエータによって変化させる事によりマッハ数の分布
を変化させる事ができる。ノズル壁形状を変化させるア
クチュエータは、制御装置すなわち計算機をオンライン
的に利用して作動される。
【００１０】風洞ノズルにおける静圧の理想的な分布は
理論計算によって求める事ができる。これは、ノズル・
スロート部（流路断面積最小部）とノズル出口部（すな
わち試験計測部入口）を両側の境界条件とし、その間を
スムーズな曲線となる様に静圧を分布させる事である。
このとき、両側の境界部において静圧分布に「折れ」が
できず、かつ、一定の圧力分布となる様にしなければな
らない。（図３参考）。一方、実際の風洞試験において
ノズルに沿う圧力を計測すると、当然の事ながら理想状
態とは異る。本発明においては、この理想と現実の圧力
の差を検知し、ノズルに装着したアクチュエータを作動
させてこの差をなくそうとするものである。
理論計算によって求める事ができる。これは、ノズル・
スロート部（流路断面積最小部）とノズル出口部（すな
わち試験計測部入口）を両側の境界条件とし、その間を
スムーズな曲線となる様に静圧を分布させる事である。
このとき、両側の境界部において静圧分布に「折れ」が
できず、かつ、一定の圧力分布となる様にしなければな
らない。（図３参考）。一方、実際の風洞試験において
ノズルに沿う圧力を計測すると、当然の事ながら理想状
態とは異る。本発明においては、この理想と現実の圧力
の差を検知し、ノズルに装着したアクチュエータを作動
させてこの差をなくそうとするものである。
【００１１】更に具体的に説明すると、圧力を計測した
位置周辺で、その計測圧力が理想とする圧力より低い場
合には、アクチュエータを作動させて、そこの風洞流路
断面積を大きくする。（超音速流れにおいては、流路断
面積が大きい方が静圧が低く、マッハ数が高くなる。）
前述のように、この静圧の値と風洞流路断面積（すなわ
ちアクチュエータのストローク）は１対１に対応してい
るので、計算及びアクチュエータ駆動のアルゴリズムは
容易である。ただし、分布が折れ線にならずにスムーズ
になる様に制御する。
位置周辺で、その計測圧力が理想とする圧力より低い場
合には、アクチュエータを作動させて、そこの風洞流路
断面積を大きくする。（超音速流れにおいては、流路断
面積が大きい方が静圧が低く、マッハ数が高くなる。）
前述のように、この静圧の値と風洞流路断面積（すなわ
ちアクチュエータのストローク）は１対１に対応してい
るので、計算及びアクチュエータ駆動のアルゴリズムは
容易である。ただし、分布が折れ線にならずにスムーズ
になる様に制御する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明による風洞の一実施例を図を用
いて説明する。図１に本発明による風洞の構成を示して
いる。この風洞における気流１は弾性壁（ノズル）２に
取り囲まれている。この壁２には静圧孔３が流れ方向に
多数設けられており、そこからの配管８により圧力セン
サとしての圧力変換器４につながっている。この変換器
４により静圧は電気的信号に変換され、配線６により制
御装置としての計算機５にその情報が伝達される。
いて説明する。図１に本発明による風洞の構成を示して
いる。この風洞における気流１は弾性壁（ノズル）２に
取り囲まれている。この壁２には静圧孔３が流れ方向に
多数設けられており、そこからの配管８により圧力セン
サとしての圧力変換器４につながっている。この変換器
４により静圧は電気的信号に変換され、配線６により制
御装置としての計算機５にその情報が伝達される。
【００１３】計算機５で所要の空気力学上の計算が行な
われる。計算機の出力は配線９によりアクチュエータ７
に伝達され、その作動により弾性壁（ノズル）２の形状
が設定される。図に示す様に静圧孔３、圧力変換器４及
びアクチュエータ７等は多数必要である。アクチュエー
タは油圧、電動など適宜のものでよい。計算機において
は、計測した静圧分布から気流１の流れ方向に対するマ
ッハ数分布を計算し、このマッハ数分布に急激な変化を
起さず、スムーズな加速が得られる様に弾性壁（ノズ
ル）の形状を設定する。
われる。計算機の出力は配線９によりアクチュエータ７
に伝達され、その作動により弾性壁（ノズル）２の形状
が設定される。図に示す様に静圧孔３、圧力変換器４及
びアクチュエータ７等は多数必要である。アクチュエー
タは油圧、電動など適宜のものでよい。計算機において
は、計測した静圧分布から気流１の流れ方向に対するマ
ッハ数分布を計算し、このマッハ数分布に急激な変化を
起さず、スムーズな加速が得られる様に弾性壁（ノズ
ル）の形状を設定する。
【００１４】図２に前述した風洞のシステム構成を示し
てある。風洞気流はノズル壁にかこまれて成立する。こ
の気流の状態は前述したようにノズル壁上に設けられた
静圧孔３により検知される。静圧は圧力変換器４により
電気信号に変換され、変換器の較性特性がわかれば、静
圧を必要な物理単位に変換して空気力学上の計算を行う
事ができる。既に説明したように、空気力学の理論によ
ると、静圧と流れのマッハ数は一意的に対応づける事が
できるので、静圧分布を知る事により、気流のマッハ数
分布を知る事ができる。空気力学上の精密試験において
マッハ数分布を詳細にかつ高精度で設定する事は極めて
重要である。
てある。風洞気流はノズル壁にかこまれて成立する。こ
の気流の状態は前述したようにノズル壁上に設けられた
静圧孔３により検知される。静圧は圧力変換器４により
電気信号に変換され、変換器の較性特性がわかれば、静
圧を必要な物理単位に変換して空気力学上の計算を行う
事ができる。既に説明したように、空気力学の理論によ
ると、静圧と流れのマッハ数は一意的に対応づける事が
できるので、静圧分布を知る事により、気流のマッハ数
分布を知る事ができる。空気力学上の精密試験において
マッハ数分布を詳細にかつ高精度で設定する事は極めて
重要である。
【００１５】ノズルの最小断面積部ではマッハ数は１で
あるので、超音速気流を成立させる為には、ノズル形状
を変化させて超音速気流を成立させる。このマッハ数を
順々に増大させるときに、細心の注意を払わないと、衝
撃波が形成されて不均一な流れになってしまう。ノズル
壁形状が大切な所以である。以上、本発明を図示した実
施例に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの
実施例に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲
内で、その形状、構造に種々の変更を加えてよいことは
いうまでもない。
あるので、超音速気流を成立させる為には、ノズル形状
を変化させて超音速気流を成立させる。このマッハ数を
順々に増大させるときに、細心の注意を払わないと、衝
撃波が形成されて不均一な流れになってしまう。ノズル
壁形状が大切な所以である。以上、本発明を図示した実
施例に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの
実施例に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲
内で、その形状、構造に種々の変更を加えてよいことは
いうまでもない。
【００１６】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よる風洞は次の効果を奏する。
よる風洞は次の効果を奏する。
【００１７】（１）フィードバックの概念を採用してい
るため、気流の微小な変化に対しそれに反応することが
でき、より望ましい風洞気流を成立させる事ができる。
すなわち、従来の固定ノズルに比べて、例えば通風中に
気流温度が低下してもそれに対応して直ちにノズル形状
を変化させる事ができるので、より品質の高い風洞試験
データを生産する事ができる。
るため、気流の微小な変化に対しそれに反応することが
でき、より望ましい風洞気流を成立させる事ができる。
すなわち、従来の固定ノズルに比べて、例えば通風中に
気流温度が低下してもそれに対応して直ちにノズル形状
を変化させる事ができるので、より品質の高い風洞試験
データを生産する事ができる。
【００１８】（２）また、計算機による能動的制御によ
り望みのマッハ数分布をもつ気流を成立させる事ができ
るので、風洞能力が向上する。
り望みのマッハ数分布をもつ気流を成立させる事ができ
るので、風洞能力が向上する。
【図１】本発明による風洞の一実施例の構成を１部断面
で示す側面図。
で示す側面図。
【図２】本発明による風洞のシステム構成を示すブロッ
ク線図。
ク線図。
【図３】風洞ノズルにおける静圧分布を示すグラフ。
【図４】従来の固定ノズルの例を示す断面図。
【図５】従来のフレキシブルノズルの例を示す断面図。
１ 気流 ２ 弾性壁（ノズル） ３ 静圧孔 ４ 圧力変換器 ５ 計算機 ６ 配線 ７ アクチュエータ ８ 配管 ９ 配線
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性壁で形成され流れ方向に複数個の静
圧孔が設けられた風洞ノズル、前記静圧孔における圧力
を検出する圧力センサ、前記風洞ノズルに取付けられ同
風洞ノズルの形状を変えるアクチュエータ、及び前記圧
力センサの出力を受け前記風洞ノズル内に所望の静圧分
布を生じさせるよう前記アクチュエータを作動させる制
御装置を有することを特徴とする風洞。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5087297A JPH06300660A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 風 洞 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5087297A JPH06300660A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 風 洞 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300660A true JPH06300660A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13910891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5087297A Withdrawn JPH06300660A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | 風 洞 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06300660A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692310A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-09-26 | 西北工业大学 | 一种风洞试验用三孔探针式测压尾耙 |
| CN109946038A (zh) * | 2019-05-02 | 2019-06-28 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置 |
| CN110009979A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 拉瓦尔喷管演示装置及系统 |
-
1993
- 1993-04-14 JP JP5087297A patent/JPH06300660A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692310A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-09-26 | 西北工业大学 | 一种风洞试验用三孔探针式测压尾耙 |
| CN102692310B (zh) * | 2012-05-11 | 2014-07-16 | 西北工业大学 | 一种风洞试验用三孔探针式测压尾耙 |
| CN109946038A (zh) * | 2019-05-02 | 2019-06-28 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置 |
| CN109946038B (zh) * | 2019-05-02 | 2024-01-30 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 型面可折叠和展开的风洞固块喷管装置 |
| CN110009979A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-07-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 拉瓦尔喷管演示装置及系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |