RU2603234C1 - Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component - Google Patents

Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component Download PDF

Info

Publication number
RU2603234C1
RU2603234C1 RU2015123772/28A RU2015123772A RU2603234C1 RU 2603234 C1 RU2603234 C1 RU 2603234C1 RU 2015123772/28 A RU2015123772/28 A RU 2015123772/28A RU 2015123772 A RU2015123772 A RU 2015123772A RU 2603234 C1 RU2603234 C1 RU 2603234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diffuser
wind tunnel
collector
working part
holes
Prior art date
Application number
RU2015123772/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Алексеевич Леонов
Алексей Иванович Цветков
Борис Андреевич Щепанюк
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)
Priority to RU2015123772/28A priority Critical patent/RU2603234C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603234C1 publication Critical patent/RU2603234C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02Wind tunnels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: test equipment.
SUBSTANCE: invention relates to closed type wind tunnels and can be used for carrying out of various tests of aircraft models, ground transport, buildings, structures, bridges. Device includes antechamber, collector, open working part, diffuser with length L with through damping holes with total area of 0.4-0.5 of collector outlet section area S with arrangement of holes rows at a distance from 0.6-0.9 of collector diameter D to L/3 of diffuser length from its inlet section, circular funnel above diffuser, rotary sections with rotary blades, return channel, blade fan, arranged behind diffuser. At that, diffuser has built-in damping holes shutter mechanism.
EFFECT: technical result consists in simplification of control by set of pulsating flow parameters in wind tunnel.
3 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к аэродинамическим трубам замкнутого типа и может быть использовано для проведения различных испытаний моделей летательных аппаратов, наземного транспорта, зданий, сооружений, мостов. Изобретение может быть использовано для модернизации существующих аэродинамических труб.The invention relates to wind tunnels of a closed type and can be used for various tests of models of aircraft, ground vehicles, buildings, structures, bridges. The invention can be used to upgrade existing wind tunnels.

Информация о и параметрах дозвуковых аэродинамических труб широко представлена в литературе [1, 2].Information on and parameters of subsonic wind tunnels is widely presented in the literature [1, 2].

Дозвуковые аэродинамические трубы можно подразделить на три основных класса: проточного типа, замкнутого типа и с камерой Эйфеля.Subsonic wind tunnels can be divided into three main classes: flow type, closed type and with the Eiffel chamber.

В России получили распространение аэродинамические трубы, см. [1, 2], замкнутого типа с открытой рабочей частью, содержащие форкамеру, коллектор, открытую рабочую часть, диффузор, кольцевой раструб над диффузором, поворотные секции с поворотными лопатками, один возвратный канал, размещенный непосредственно за диффузором лопастной вентилятор. В таких аэродинамических трубах стремятся получить однородный равномерный поток в открытой рабочей части.Wind tunnels have become widespread in Russia, see [1, 2], of a closed type with an open working part, containing a prechamber, a collector, an open working part, a diffuser, an annular bell above the diffuser, rotary sections with rotary blades, one return channel located directly behind the diffuser is a fan blade. In such wind tunnels tend to get a uniform uniform flow in the open working part.

Вместе с тем существует потребность проводить аэродинамические исследования при наличии значительной по амплитуде пульсирующей составляющей скорости потока в рабочей части аэродинамической трубы.At the same time, there is a need to conduct aerodynamic studies in the presence of a pulsating component of the flow velocity that is significant in amplitude in the working part of the wind tunnel.

Известна аэродинамическая труба, см. [3], обеспечивающая режим работы по совокупности пульсирующих параметров потока рабочей части:A wind tunnel is known, see [3], which provides an operating mode for the aggregate pulsating flow parameters of the working part:

- частоты пульсаций скорости потока;- pulsation rate of flow rate;

- амплитуды пульсаций скорости потока;- the amplitude of the pulsations of the flow velocity;

- постоянной составляющей скорости потока.- a constant component of the flow rate.

Данная аэродинамическая труба выполнена с камерой Эйфеля, содержит входной тракт с задвижкой и дросселем для ввода сжатого воздуха, форкамеру, пульсатор, коллектор, рабочую часть, выхлопной тракт, рабочую камеру, два дросселя в форкамере, один из которых выполняет роль пульсатора, а другой предназначен для регулирования стационарной составляющей скорости потока. Недостатком данной трубы является сложность технического решения по управлению рабочими параметрами потока в рабочей части.This wind tunnel is made with an Eiffel chamber, contains an inlet path with a valve and a throttle for introducing compressed air, a prechamber, a pulsator, a collector, a working part, an exhaust tract, a working chamber, two throttles in a prechamber, one of which acts as a pulsator, and the other is designed to control the stationary component of the flow rate. The disadvantage of this pipe is the complexity of the technical solution for managing the operating parameters of the flow in the working part.

Исследования пульсаций потока в аэродинамических трубах с открытой рабочей частью для обеспечения режима работы по совокупности заданных параметров рабочей части - частоты и амплитуды пульсаций скорости потока, постоянной составляющей (средней) скорости потока - практически не проводились. Здесь можно отметить, как наиболее значимую, работу [4]. Но и этой работе исследования были направлены на демпфирование пульсаций, а вопрос управления пульсациями практически не обсуждался.Investigations of the flow pulsations in wind tunnels with an open working part to ensure the operating mode in terms of the set of specified parameters of the working part — the frequency and amplitude of the pulsations of the flow velocity, the constant component of the (average) flow velocity — were practically not carried out. Here it can be noted as the most significant work [4]. But even in this work, studies were aimed at damping pulsations, and the question of controlling pulsations was practically not discussed.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по техническому результату и техническому решению задачи и принятой в качестве прототипа является аэродинамическая труба замкнутого типа Т-103 ЦАГИ, [4]. Аэродинамическая труба Т-103 включает в себя форкамеру (1), коллектор (2), открытую рабочую часть (3), диффузор (4) длиной L со сквозными демпфирующими отверстиями (5) суммарной площадью от 4 до 0,5 площади S выходного сечения коллектора (2) с расположением рядов отверстий (5) на расстоянии от 0,6-0,9 диаметра D коллектора (2) до L/3 длины диффузора (4) от его входного сечения, кольцевой раструб (6) над диффузором (4), поворотные секции (7) с поворотными лопатками (8), возвратный канал (9), лопастной вентилятор (10), размещенный за диффузором (4).Closest to the claimed invention according to the technical result and the technical solution of the problem and adopted as a prototype is a wind tunnel of the closed type T-103 TsAGI, [4]. The T-103 wind tunnel includes a prechamber (1), a collector (2), an open working part (3), a diffuser (4) of length L with through damping holes (5) with a total area of 4 to 0.5 of the output section S the collector (2) with the arrangement of rows of holes (5) at a distance from 0.6-0.9 of the diameter D of the collector (2) to L / 3 of the length of the diffuser (4) from its inlet section, an annular socket (6) above the diffuser (4 ), rotary sections (7) with rotary blades (8), a return channel (9), a fan blade (10) located behind the diffuser (4).

Перечисленные признаки прототипа (труба Т-103) являются общими с заявленным устройством аэродинамической трубы.The listed features of the prototype (T-103 pipe) are common with the claimed device of the wind tunnel.

Недостатком известного устройства (аэродинамической трубы Т-103) является ограничение технического решения по управлению совокупностью пульсирующих параметров потока в открытой рабочей части при средних скоростях до 40 м/с.A disadvantage of the known device (T-103 wind tunnel) is the limitation of the technical solution for controlling the set of pulsating flow parameters in the open working part at medium speeds up to 40 m / s.

Заявленное изобретение свободно от указанного недостатка.The claimed invention is free from this drawback.

Технический результат предлагаемого устройства состоит в решении задачи управления совокупностью пульсирующих параметров потока в открытой рабочей части при средних скоростях до 40 м/с.The technical result of the proposed device is to solve the problem of controlling the set of pulsating flow parameters in the open working part at medium speeds up to 40 m / s.

Указанный технический результат достигается тем, что в аэродинамической трубе замкнутого типа с открытой рабочей частью в соответствии с заявленным изобретениемThe specified technical result is achieved by the fact that in a wind tunnel of a closed type with an open working part in accordance with the claimed invention

1) в диффузор (4) встроен механизм (11) затвора демпфирующих отверстий (5);1) a mechanism (11) for locking the damping holes (5) is integrated in the diffuser (4);

2) в кольцевом раструбе (5) выполнены сквозные отверстия (12);2) through holes (12) are made in the annular socket (5);

3) кольцевой раструб (6) над диффузором (4) выполнен с механизмом (13) продольного перемещения раструба (6) параллельно оси аэродинамической трубы.3) the annular bell (6) above the diffuser (4) is made with a mechanism (13) for the longitudinal movement of the bell (6) parallel to the axis of the wind tunnel.

Сущность заявленного изобретения поясняется Фиг. 1, на которой представлена схема (контур) устройства аэродинамической трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью.The essence of the claimed invention is illustrated in FIG. 1, which shows a diagram (circuit) of a closed-type wind tunnel device with an open working part.

Аэродинамическая труба замкнутого типа с открытой рабочей частью, как видно из представленной на Фиг. 1 схемы, содержит форкамеру (1), коллектор (2), открытую рабочую часть (3), диффузор (4) длиной L со сквозными демпфирующими отверстиями (5) суммарной площадью от 0,4 до 0,5 площади S выходного сечения коллектора (2) с расположением рядов отверстий (5) на расстоянии от 0,6-0,9 диаметра D коллектора (2) до L/3 длины диффузора (4) от его входного сечения, кольцевой раструб (6) над диффузором (4), поворотные секции (7) с поворотными лопатками (8), один возвратный канал (9), лопастной вентилятор (10), размещенный за диффузором (4), механизм (11) затвора демпфирующих отверстий (5), встроенный в диффузор (4), сквозные отверстия (12) в кольцевом раструбе (6), механизм (13) для продольного перемещения кольцевого раструба (6).A closed type wind tunnel with an open working part, as can be seen from FIG. 1 of the circuit, contains a prechamber (1), a collector (2), an open working part (3), a diffuser (4) of length L with through damping holes (5) with a total area of 0.4 to 0.5 of the area S of the outlet cross section of the collector ( 2) with the arrangement of rows of holes (5) at a distance from 0.6-0.9 of the diameter D of the collector (2) to L / 3 of the length of the diffuser (4) from its inlet section, an annular socket (6) above the diffuser (4), rotary sections (7) with rotary blades (8), one return duct (9), a fan blade (10) located behind the diffuser (4), a damper hole shutter mechanism (11) (5), triplets in the diffuser (4), through holes (12) in the annular bell (6), the mechanism (13) for longitudinal movement of the annular socket (6).

Работа предлагаемой аэродинамической трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью осуществляется следующим образом. При включенном приводном электродвигателе лопастного вентилятора поток воздуха засасывается в диффузор аэродинамической трубы. Развиваемого вентилятором напора достаточно для преодоления сопротивления всего контура аэродинамической трубы. Поток воздуха в своем движении проходит диффузор, канал за вентилятором, четыре поворотные секции, возвратный канал и оказывается повернутым на 360°. Затем поток воздуха поступает в форкамеру и истекает через коллектор в открытую рабочую часть и далее засасывается в диффузор. Изменение скорости потока в открытой рабочей части достигается регулированием числа оборотов электродвигателя.The work of the proposed wind tunnel closed type with an open working part is as follows. When the driven motor of the blade fan is turned on, the air flow is sucked into the diffuser of the wind tunnel. The pressure developed by the fan is enough to overcome the resistance of the entire contour of the wind tunnel. The air flow in its movement passes the diffuser, the channel after the fan, four rotary sections, the return channel and is turned 360 °. Then the air stream enters the prechamber and flows through the collector into the open working part and is then sucked into the diffuser. The change in the flow rate in the open working part is achieved by adjusting the speed of the electric motor.

При работе предлагаемой аэродинамической трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью имеют место интенсивные пульсации потока инфразвукового диапазона. Амплитудами пульсаций потока, соответственно пульсациями давления и пульсациями скорости, можно управлятьWhen the proposed wind tunnel of the closed type with an open working part, intense pulsations of the infrasonic range flow take place. The amplitudes of flow pulsations, respectively pressure pulsations and velocity pulsations, can be controlled

- механизмом (11) затвора демпфирующих отверстий (5), встроенным в диффузор (4);- a mechanism (11) for the shutter of the damping holes (5) integrated in the diffuser (4);

- сквозными отверстиями (12) в кольцевом раструбе (6);- through holes (12) in the annular socket (6);

- механизмом (13) для продольного перемещения кольцевого раструба (6).- a mechanism (13) for the longitudinal movement of the annular socket (6).

Пример конкретной реализации дозвуковой аэродинамической трубы с пульсирующими параметрами потока в открытой рабочей части выполнен на базе дозвуковой промышленной аэродинамической трубы AT-11 Санкт-Петербургского государственного университета. Контур аэродинамической трубы AT-11 можно представить по Фиг. 2, где показаны практически основные геометрические размеры трубы.An example of a specific implementation of a subsonic wind tunnel with pulsating flow parameters in the open working part is based on the AT-11 subsonic industrial wind tunnel of St. Petersburg State University. The outline of an AT-11 wind tunnel can be represented in FIG. 2, which shows practically the main geometric dimensions of the pipe.

Технические параметры трубы AT-11:Technical parameters of the AT-11 pipe:

Диаметр коллектораCollector diameter 2250 мм2250 mm Ширина (толщина) стенки коллектора на выходеThe width (thickness) of the collector wall at the outlet 180 мм180 mm Длина рабочей частиWorking length ~ 4000 мм~ 4000 mm Диаметр диффузораDiffuser diameter 2450 мм2450 mm Диаметр кольцевого раструбаThe diameter of the annular socket 3500 мм3500 mm

Аэродинамическая труба AT-11 включает в себя форкамеру (1), коллектор (2), открытую рабочую часть (3), диффузор (4) длиной L со сквозными демпфирующими отверстиями (5) суммарной площадью от 0,4 до 0,5 площади S выходного сечения коллектора (2) с расположением рядов отверстий (5) на расстоянии от 0,6-0,9 диаметра D коллектора (2) до L/3 длины диффузора (4) от его входного сечения, кольцевой раструб (6) над диффузором (4), поворотные секции (7) с поворотными лопатками (8), один возвратный канал (9), лопастной вентилятор (10), размещенный за диффузором (4).The AT-11 wind tunnel includes a prechamber (1), a collector (2), an open working part (3), a diffuser (4) of length L with through damping holes (5) with a total area of 0.4 to 0.5 of area S the outlet cross section of the collector (2) with the arrangement of rows of holes (5) at a distance from 0.6-0.9 of the diameter D of the collector (2) to L / 3 of the length of the diffuser (4) from its inlet section, an annular socket (6) above the diffuser (4), rotary sections (7) with rotary blades (8), one return duct (9), a blade fan (10) located behind the diffuser (4).

Постановка эксперимента. Модель аэродинамической трубы AT-11 можно представить так, как это показано на Фиг. 3. Здесь модель аэродинамической трубы вытянута по продольной оси. Приведенная длина для нее дана с учетом длины открытой рабочей части. The setting of the experiment. The AT-11 wind tunnel model can be represented as shown in FIG. 3. Here the model of the wind tunnel is elongated along the longitudinal axis. The given length for it is given taking into account the length of the open working part.

В аэродинамических трубах с открытой рабочей частью могут наблюдаться автоколебательные и резонансные колебательные процессы. Автоколебательные процессы могут существовать в диффузоре аэродинамической трубы, а резонансные процессы могут проявиться в форкамере при совпадении частот этих процессов. Для существования автоколебательного процесса в диффузоре необходимо создать неоднородность в натекающем потоке. Здесь неоднородность в натекающем потоке создается вращающимся вентилятором.In wind tunnels with an open working part, self-oscillating and resonant oscillatory processes can be observed. Self-oscillating processes can exist in the diffuser of a wind tunnel, and resonant processes can appear in the prechamber when the frequencies of these processes coincide. For the existence of a self-oscillating process in the diffuser, it is necessary to create heterogeneity in the flowing stream. Here the heterogeneity in the flowing stream is created by a rotating fan.

Демпфирующие отверстия в диффузоре, выполненные в соответствии с признаками прототипа, существенно демпфируют инфразвуковые пульсации потока в аэродинамической трубе. Решение задачи управления совокупностью пульсирующих параметров потока в открытой рабочей части, при средних скоростях до 40 м/с, возможно управлением с помощью различных конструктивных механизмов инфразвуковыми пульсациями потока в аэродинамической трубе.Damping holes in the diffuser, made in accordance with the characteristics of the prototype, significantly damped infrasonic flow pulsations in the wind tunnel. The solution to the problem of controlling a set of pulsating flow parameters in an open working part, at average speeds of up to 40 m / s, is possible by using infrasonic pulsations of a flow in a wind tunnel using various structural mechanisms.

Определяемые параметры колебательного процесса в аэродинамической трубе: амплитуда и частота пульсаций давления. Эти параметры желательно измерять в диффузоре и в форкамере аэродинамической трубы. В этом случае можно определить, по крайней мере, при каких скоростях потока (числах Маха М потока) в открытой рабочей части «звучит» тот или иной резонатор.The determined parameters of the oscillatory process in the wind tunnel: the amplitude and frequency of pressure pulsations. It is desirable to measure these parameters in the diffuser and in the chamber of the wind tunnel. In this case, it is possible to determine at least at what flow rates (Mach numbers M of the flow) this or that resonator “sounds” in the open working part.

Определяющие параметры: параметры подобия процесса - число Маха М, число Струхаля St, число Рейнольдса Re и геометрические параметры аэродинамической трубы на входе в диффузор.Defining parameters: process similarity parameters - Mach number M, Strouhal number St, Reynolds number Re and geometrical parameters of the wind tunnel at the inlet to the diffuser.

Отсюда формулируется и цель экспериментальных исследований:From here the goal of experimental research is formulated:

- определить основной резонатор в аэродинамической трубе;- determine the main resonator in the wind tunnel;

- найти конструктивные механизмы, способствующие управлению пульсациями давления инфразвукового диапазона в аэродинамической трубе.- find constructive mechanisms that contribute to the control of pressure pulsations of the infrasonic range in the wind tunnel.

На Фиг. 4 показана схема расположения используемых для регистрации пульсаций давления в аэродинамической трубе AT-11 дифференциальных малогабаритных индуктивных датчиков давления ДМИ 0,1. Датчики установлены в следующих точках: Д1 - на стенке форкамеры; Д2 - на стенке диффузора; Д3 - на оси потока (на оси потока размещена трубка Пито и уже с трубки Пито силиконовыми шлангами полное давление передается на датчик Д3); Д4 - в ближнем поле потока. Два первых датчика регистрируют пульсирующее давление в потоке вблизи стенок канала аэродинамической трубы.In FIG. Figure 4 shows the arrangement of the differential small-sized inductive pressure sensors DMI 0.1 used to register pressure pulsations in the wind tunnel AT-11. The sensors are installed at the following points: D1 - on the wall of the prechamber; D2 - on the wall of the diffuser; D3 - on the flow axis (the pitot tube is placed on the flow axis and the pressure is transferred to the D3 sensor from the pitot tube with silicone hoses); D4 - in the near field of the flow. The first two sensors record the pulsating pressure in the stream near the walls of the channel of the wind tunnel.

Блок-схема системы измерения пульсаций давления показана на Фиг. 5. Датчики давления подключены к индуктивным высокочастотным преобразователям ИВП-2. Выходы измерительных каналов ИВП-2 соединеныA block diagram of a pressure pulsation measurement system is shown in FIG. 5. Pressure sensors are connected to inductive high-frequency converters IVP-2. The outputs of the measuring channels IVP-2 are connected

- с измерительно-вычислительным комплексом PULSE посредством системы сбора информации LAN-XI (аппаратура Брюлль и Къер) и- with the PULSE measuring and computing complex through the LAN-XI data acquisition system (Bruhl and Kjерr equipment) and

- с цифровым осциллографом (4-лучевой осциллограф LECROY WaveSurfer 24Xs-A).- with a digital oscilloscope (4-beam oscilloscope LECROY WaveSurfer 24Xs-A).

Цифровой осциллограф позволяет производить регистрацию временных реализаций сигналов датчиков по открытому или закрытому входам Y-усилителей, а также работать в режиме регистрации X-Y сигналов. В режиме регистрации X-Y сигналов можно получить отклики сигналов на пульсации давления в точках установки датчиков в функции скоростного напора, регистрируемого датчиком Д3.A digital oscilloscope allows recording temporary implementations of sensor signals at the open or closed inputs of Y-amplifiers, as well as working in the registration mode of X-Y signals. In the X-Y signal registration mode, it is possible to obtain signal responses to pressure pulsations at the points of installation of the sensors as a function of the pressure head recorded by the D3 sensor.

В трубке Пито и в соединительном шланге от трубки до датчика Д3 наблюдаются пульсации давления, вызванные вибрацией трубки Пито в потоке и пульсациями самого потока. Для удовлетворительного демпфирования пульсаций следует достаточно жестко закрепить трубку Пито к конструкции аэродинамической трубы и выполнить длинным соединительный шланг от трубки Пито до датчика Д3.Pressure pulsations are observed in the pitot tube and in the connecting hose from the tube to the D3 sensor, caused by the vibration of the pitot tube in the flow and the pulsations of the flow itself. For satisfactory damping of pulsations, it is enough to firmly fix the Pitot tube to the design of the wind tunnel and make a long connecting hose from the Pitot tube to the D3 sensor.

Дополнительные сложности при регистрации пульсаций давления датчиками ДМИ 0,1 проявляются в том, что мембрана чувствительного дифференциального датчика ДМИ 0,1 в экспериментальном исследовании пульсаций потока в аэродинамической трубе может быть подвержена с двух сторон соразмерному давлению. Для повышения точности измерения рабочего давления и устранения фазочастотных искажений сигнала датчика с нерабочей стороны к штуцеру-приемнику датчика следует присоединить силиконовый шланг длиной до 100 мм, заглушить и экранировать его.Additional difficulties in registering pressure pulsations with DMI 0.1 sensors are manifested in the fact that the membrane of a sensitive differential DMI 0.1 sensor in an experimental study of flow pulsations in a wind tunnel can be subject to proportional pressure on both sides. To increase the accuracy of measuring the working pressure and eliminate phase-frequency distortions of the sensor signal from the non-working side, connect a silicone hose up to 100 mm long to the nozzle-receiver of the sensor, plug it and shield it.

Сложности возникают и с динамической тарировкой индуктивных датчиков ДМИ 0,1. Здесь можно воспользоваться результатами статической тарировки датчиков на пневмогидравлическом прессе [5] и провести динамическую тарировку датчиков с помощью пистонфона модели 4228 фирмы Брюль и Къер. Пистонфон модели 4228 является точным эталоном опорного источника звука для калибровки звукоизмерительной аппаратуры в лабораторных и полевых условиях (уровень звукового давления опорного сигнала - 124 дБ, частота опорного сигнала - 250 Гц).Difficulties arise with the dynamic calibration of inductive sensors DMI 0.1. Here you can use the results of static calibration of sensors on a pneumohydraulic press [5] and carry out dynamic calibration of sensors using a model 4228 pistonphone from Bruhl and Kjерr. The 4228 Pistonphone is an accurate reference reference source for calibrating sound measurement equipment in laboratory and field conditions (the sound pressure level of the reference signal is 124 dB, the frequency of the reference signal is 250 Hz).

Определенная по СКЗ и введенная в программы измерительно-вычислительного комплекса Брюль и Къер чувствительность как параметр датчика ДМИ 0,1 приводит при обработке опорного сигнала к уровню давления в 124 дБ. Сравнение значений чувствительности датчиков, определенных по СКЗ и по результатам статической тарировки датчиков, показывает, что чувствительность при статической тарировке в

Figure 00000001
раза выше чувствительности по СКЗ. Таким образом, при отсутствии эталонных генератора давления и преобразователя давления появляется реальная возможность измерить амплитуды пульсаций давления в канале аэродинамической трубы.The sensitivity determined by the RMS and introduced into the programs of the Bruhl and Kjерr measuring and computing complex as a parameter of the DMI 0.1 sensor leads to a pressure level of 124 dB when processing the reference signal. A comparison of the sensitivity values of the sensors determined by the RMS and the results of the static calibration of the sensors shows that the sensitivity during static calibration in
Figure 00000001
times higher sensitivity for VHF. Thus, in the absence of a reference pressure generator and pressure transducer, there is a real opportunity to measure the amplitude of the pressure pulsations in the channel of the wind tunnel.

При измерении пульсаций давления в аэродинамической трубе AT-11 необходима проверка правильности установки датчиков. Проверка заключается в том, не оказались ли точки размещения датчиков в диффузоре и в форкамере в узле или в пучности акустической волны в закрытом канале аэродинамической трубы.When measuring pressure pulsations in an AT-11 wind tunnel, it is necessary to verify that the sensors are installed correctly. The check consists in whether the points where the sensors were located in the diffuser and in the prechamber in the node or in the antinode of the acoustic wave in the closed channel of the wind tunnel were found.

Проверка правильности точек размещения датчиков в диффузоре и в форкамере иллюстрируется следующим чертежом, см. Фиг. 6.The verification of the correct placement of the sensors in the diffuser and in the prechamber is illustrated by the following drawing, see Fig. 6.

На Фиг. 6 ось X - скоростной напор в потоке на выходе коллектора. Ось Y - динамические пульсации статического давления в точках установки датчиков. Как видно из представленных осциллограмм, в диффузоре (датчик Д2) и в форкамере (датчик Д1), начиная с малых скоростей потока на выходе коллектора, в закрытом канале аэродинамической трубы развивается колебательный процесс. О каких-либо характерных точках или зонах (режимах) в колебательном процессе по этим результатам говорить не приходится. Процесс живет во всем диапазоне скоростей. В ближнем поле струйного потока (датчик Д3) вне открытой рабочей части аэродинамической трубы отсутствуют интенсивные пульсации давления.In FIG. 6 axis X - velocity head in the stream at the outlet of the collector. Y axis - dynamic pulsations of static pressure at the points of installation of the sensors. As can be seen from the presented oscillograms, an oscillatory process develops in the diffuser (sensor D2) and in the prechamber (sensor D1), starting from low flow rates at the outlet of the collector, in the closed channel of the wind tunnel. It is not necessary to speak about any characteristic points or zones (modes) in the oscillatory process according to these results. The process lives in the entire speed range. In the near field of the jet stream (sensor D3) outside the open working part of the wind tunnel there are no intense pressure pulsations.

Пример 1Example 1

Испытания проводились на модели 1. (Сквозные отверстия в диффузоре закрыты. Кольцевой раструб выполнен с механизмом продольного перемещения.)The tests were carried out on model 1. (The through holes in the diffuser are closed. The annular bell is made with a longitudinal movement mechanism.)

На аэродинамической трубе Т-103 ЦАГИ (прототип) кольцевой раструб закреплен неподвижно по отношению к диффузору. Расстояние от сопла до кольцевого раструба составляет 4000 мм при длине рабочей части 4740 мм. Следовательно, вылет раструба l по отношению к диффузору равен 740 мм или, при одном из размеров эллипсовидного сопла 2350 мм,

Figure 00000002
- 0.315. В работе [5] дана только качественная оценка влияния раструба на пульсации потока в аэродинамической трубе: раструб сужает области существования пульсационных режимов в аэродинамической трубе по скорости потока.On the wind tunnel T-103 TsAGI (prototype) the annular bell is fixed motionless with respect to the diffuser. The distance from the nozzle to the annular bell is 4000 mm with a working part length of 4740 mm. Consequently, the extension of the bell l with respect to the diffuser is equal to 740 mm or, with one of the dimensions of the ellipsoidal nozzle 2350 mm,
Figure 00000002
- 0.315. In [5], only a qualitative assessment of the effect of the bell on the flow pulsations in the wind tunnel was given: the bell narrows the regions of existence of the pulsation regimes in the wind tunnel by the flow velocity.

На аэродинамической трубе AT-11 кольцевой раструб установлен на тележке, и его можно перемещать навстречу соплу на расстояние

Figure 00000003
- от 0,1 до 0,3. Влияние положения раструба на пульсации потока в трубе AT-11 показано на приведенных осциллограммах пульсаций давления в форкамере и диффузоре в функции скоростного напора потока на выходе сопла, см. Фиг. 7.On the AT-11 wind tunnel, the annular bell is mounted on the trolley, and it can be moved towards the nozzle at a distance
Figure 00000003
- from 0.1 to 0.3. The influence of the position of the socket on the flow pulsations in the AT-11 pipe is shown in the waveforms of pressure pulsations in the prechamber and diffuser as a function of the flow velocity head at the nozzle exit, see FIG. 7.

Влияние положения кольцевого раструба - налицо. Положением кольцевого раструба можно изменять амплитуду пульсаций давления в канале аэродинамической трубы и величину пульсационной скорости в открытой рабочей части.The influence of the position of the annular bell is obvious. The position of the annular bell can change the amplitude of the pressure pulsations in the channel of the wind tunnel and the magnitude of the pulsation velocity in the open working part.

На Фиг. 8, для вылета раструба

Figure 00000003
= 0,1, приведены результаты измерений амплитуд (СКЗ) и частот пульсаций давления в форкамере и в диффузоре аэродинамической трубы АТ-11 в зависимости от скорости вращения вала вентилятора и средней скорости потока (числа Маха М потока) в открытой рабочей части. Фиг. 9: а - пульсации давления в форкамере; б - пульсации давления в диффузоре; с - частоты пульсаций давления и вращения вала вентилятора (черная линия).In FIG. 8, for the departure of the bell
Figure 00000003
= 0.1, the results of measurements of amplitudes (RMS) and frequencies of pressure pulsations in the chamber and in the diffuser of the AT-11 wind tunnel are presented, depending on the speed of rotation of the fan shaft and the average flow rate (Mach number M of the flow) in the open working part. FIG. 9: a — pressure pulsation in the prechamber; b - pressure pulsations in the diffuser; c - frequency of pressure pulsations and fan shaft rotation (black line).

Результаты экспериментов - при полном закрытии демпфирующих отверстий в диффузоре - показывают, что интенсивный колебательный процесс в диффузоре и в форкамере наблюдается в диапазоне по средней скорости потока от 15 м/с до 34 м/с. При этом в форкамере аэродинамической трубы возможно развитие резонансного процесса, поскольку амплитуды пульсаций давления в форкамере превышают амплитуды пульсаций давления в диффузоре.The experimental results — with the damping holes in the diffuser completely closed — show that an intense oscillatory process in the diffuser and in the prechamber is observed in the range of the average flow velocity from 15 m / s to 34 m / s. In this case, a resonance process may develop in the chamber of the wind tunnel, since the amplitudes of the pressure fluctuations in the chamber exceed the amplitudes of the pressure pulsations in the diffuser.

Результаты экспериментов показывают, что среднеквадратическое значение амплитуд пульсаций давления в форкамере составляет величину до 25% от среднего динамического напора, измеряемого трубкой Пито. Таким образом, СКЗ амплитуд пульсаций скорости в открытой рабочей части - значительная величина.The experimental results show that the rms amplitude of the pressure pulsations in the prechamber is up to 25% of the average dynamic pressure measured by the Pitot tube. Thus, the RMS of the amplitudes of the velocity pulsations in the open working part is a significant value.

Регулированием размера демпфирующих отверстий, вплоть до полного закрытия, можно изменять амплитуду пульсаций давления в форкамере аэродинамической трубы и величину пулъсационной скорости в открытой рабочей части.By adjusting the size of the damping holes, up to complete closure, it is possible to change the amplitude of pressure pulsations in the chamber of the wind tunnel and the value of the pulsation velocity in the open working part.

Пример 2Example 2

Испытания проводились на модели 2. (Кольцевой раструб со сквозными отверстиями). (Демпфирующие отверстия в диффузоре открыты; отверстия в кольцевом раструбе составляют величину ~ 10% от площади коллектора S.)The tests were carried out on model 2. (Annular bell with through holes). (The damping holes in the diffuser are open; the holes in the annular bell are ~ 10% of the collector area S.)

На Фиг. 8, для вылета раструба

Figure 00000003
= 0,1, приведены результаты измерений амплитуд (СКЗ) и частот пульсаций давления в форкамере и в диффузоре аэродинамической трубы АТ-11в зависимости от скорости вращения вала вентилятора и средней скорости потока (числа Маха М потока) в открытой рабочей части.In FIG. 8, for the departure of the bell
Figure 00000003
= 0.1, the results of measurements of the amplitudes (RMS) and frequencies of pressure pulsations in the chamber and in the diffuser of the AT-11 wind tunnel are presented, depending on the speed of rotation of the fan shaft and the average flow rate (Mach number M of the flow) in the open working part.

Результаты эксперимента для модели 2 показывают, что среднеквадратические значения амплитуд пульсаций давления в форкамере составляют меньшую величину, чем соответствующие величины для модели 1, но остаются приемлемыми для регулирования амплитуд пульсаций скорости в открытой рабочей части.The results of the experiment for model 2 show that the rms amplitudes of the pressure pulsations in the prechamber are smaller than the corresponding values for model 1, but remain acceptable for controlling the amplitudes of the velocity pulsations in the open working part.

На Фиг. 9 показаны спектры сигналов и временные реализации сигналов датчиков давления, установленных в диффузоре и в форкамере аэродинамической трубы АТ-11.In FIG. Figure 9 shows the spectra of signals and the temporal implementation of the signals of the pressure sensors installed in the diffuser and in the chamber of the AT-11 wind tunnel.

Экспериментальные результаты иллюстрируется приведенными на Фиг. 10 спектрограммами амплитуд пульсаций давления в форкамере и в диффузоре аэродинамической трубы АТ-11. На спектрограммах: ось X - ось частот, ось Y - среднеквадратические значения амплитуд пульсаций давления, ось Z - пошаговые в функции оборотов вала вентилятора АТ-11 спектральные оценки.The experimental results are illustrated in FIG. 10 spectrograms of the amplitudes of pressure pulsations in the chamber and in the diffuser of the AT-11 wind tunnel. In the spectrograms: the X axis is the frequency axis, the Y axis is the rms values of the pressure pulsation amplitudes, the Z axis is the step-by-step spectral estimates as functions of the AT-11 fan shaft speed.

Как показывают результаты проведенных испытаний, заявленное изобретение позволяет управлять совокупностью пульсирующих параметров потока в открытой рабочей части аэродинамической трубы при средних скоростях потока до 40 м/с и учитывать максимально сложные потоки в конструкциях такого типа в отличие от устройств с закрытой рабочей частью [6].As the results of the tests show, the claimed invention allows you to control a set of pulsating flow parameters in the open working part of the wind tunnel at average flow velocities up to 40 m / s and take into account the most complex flows in designs of this type in contrast to devices with a closed working part [6].

Используемые источники информацииInformation Sources Used

1. Wind tunnels of eastern hemisphere/a report prepared by the federal research division, library of congress, for the aeronautics research mission directorate, national aeronautics and space administration. 2008. - 245 p.1. Wind tunnels of eastern hemisphere / a report prepared by the federal research division, library of congress, for the aeronautics research mission directorate, national aeronautics and space administration. 2008 .-- 245 p.

2. Wind tunnels of western hemisphere/a report prepared by the federal research division, library of congress, for the aeronautics research mission directorate, national aeronautics and space administration. 2008. - 646 p.2. Wind tunnels of western hemisphere / a report prepared by the federal research division, library of congress, for the aeronautics research mission directorate, national aeronautics and space administration. 2008 .-- 646 p.

3. Патент РФ №2526515 C1 (МПК: G01M 9/02); «Аэродинамическая труба»; авторы Н.И. Батура, Г.С. Верейский, В.А. Головкин, М.А. Головкин и др.3. RF patent No. 2526515 C1 (IPC: G01M 9/02); "Aerodynamic tube"; authors N.I. Batura, G.S. Vereisky, V.A. Golovkin, M.A. Golovkin et al.

4. С.П. Стрелков, Г.А. Бендриков, Н.А. Смирнов. Пульсации в аэродинамических трубах и способы демпфирования их. - Труды ЦАГИ, 1946, в. 593, 56 с.4.S.P. Strelkov, G.A. Bendrikov, N.A. Smirnov. Pulsations in wind tunnels and methods for damping them. - Proceedings of TsAGI, 1946, c. 593, 56 p.

5. Патент РФ №2504747 (МПК: G01L 27/00); Патентообладатель - СПбГУ; авторы Г.А. Леонов, А.И. Цветков, Б.А. Щепанюк. «Устройство для тарировки измерительных приборов дифференциального давления»; Зарегистрирован в Реестре изобретений РФ 20.01.2014 г.5. RF patent No. 2504747 (IPC: G01L 27/00); Patent holder - St. Petersburg State University; authors G.A. Leonov, A.I. Tsvetkov, B.A. Schepanyuk. "Device for calibration of measuring instruments for differential pressure"; Registered in the Register of Inventions of the Russian Federation on January 20, 2014

6. Заявка DE 0010049533 А1, кл. G01H 0001/00.6. Application DE 0010049533 A1, CL G01H 0001/00.

Claims (3)

1. Дозвуковая аэродинамическая труба замкнутого типа, содержащая форкамеру, коллектор, открытую рабочую часть, диффузор длиной L со сквозными демпфирующими отверстиями суммарной площадью от 0,4 до 0,5 площади S выходного сечения коллектора с расположением рядов отверстий на расстоянии от 0,6-0,9 диаметра D коллектора до L/3 длины диффузора от его входного сечения, кольцевой раструб над диффузором, поворотные секции с поворотными лопатками, возвратный канал, лопастной вентилятор, размещенный за диффузором, отличающаяся тем, что в диффузор встроен механизм затвора демпфирующих отверстий.1. A subsonic wind tunnel of a closed type containing a prechamber, a collector, an open working part, a diffuser of length L with through damping holes with a total area of 0.4 to 0.5 of the area S of the outlet cross section of the collector with the arrangement of rows of holes at a distance of 0.6- 0.9 of the diameter D of the collector up to L / 3 of the diffuser length from its inlet section, an annular socket above the diffuser, rotary sections with rotary blades, a return duct, a fan blade located behind the diffuser, characterized in that the diffuser is integrated damping hole shutter mechanism. 2. Дозвуковая аэродинамическая труба замкнутого типа по п. 1, отличающаяся тем, что в кольцевом раструбе выполнены сквозные отверстия.2. The subsonic wind tunnel of the closed type according to claim 1, characterized in that through holes are made in the annular bell. 3. Дозвуковая аэродинамическая труба замкнутого типа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кольцевой раструб над диффузором выполнен с механизмом продольного перемещения раструба параллельно оси аэродинамической трубы. 3. The closed-type subsonic wind tunnel according to claim 1 or 2, characterized in that the annular bell above the diffuser is made with a longitudinal movement of the bell parallel to the axis of the wind tunnel.
RU2015123772/28A 2015-06-18 2015-06-18 Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component RU2603234C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123772/28A RU2603234C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123772/28A RU2603234C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603234C1 true RU2603234C1 (en) 2016-11-27

Family

ID=57774458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123772/28A RU2603234C1 (en) 2015-06-18 2015-06-18 Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603234C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542531A (en) * 2019-10-23 2019-12-06 恒菱机电科技(苏州)有限公司 Material model environment experiment bin based on improvement of coal power generation efficiency
GB2597994A (en) * 2020-08-14 2022-02-16 Dyson Technology Ltd A fan

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY7654C1 (en) * 2002-10-21 2005-12-30 Belorussky Gosudarstvenny Tekhnologichesky Universitet Gas-jet pulsing ejector with supercharging

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BY7654C1 (en) * 2002-10-21 2005-12-30 Belorussky Gosudarstvenny Tekhnologichesky Universitet Gas-jet pulsing ejector with supercharging

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
С.П. Стрелков, Г.А. Бендриков, Н.А. Смирнов. Пульсации в аэродинамических трубах и способы демпфирования их. - Труды ЦАГИ, 1946, в. 593, 56 с. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542531A (en) * 2019-10-23 2019-12-06 恒菱机电科技(苏州)有限公司 Material model environment experiment bin based on improvement of coal power generation efficiency
GB2597994A (en) * 2020-08-14 2022-02-16 Dyson Technology Ltd A fan
GB2597994B (en) * 2020-08-14 2023-05-17 Dyson Technology Ltd A fan

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grizzi et al. Wavelet analysis of near-field pressure fluctuations generated by a subsonic jet
EP3264104B1 (en) Method of non-intrusive thrust measurement
US10281307B2 (en) System and method of non-intrusive anemometry
US10514283B2 (en) Exhaust gas flow rate measuring unit and exhaust gas analyzing apparatus
Tapken et al. Fan test rig for detailed investigation of noise generation mechanisms due to inflow disturbances
CN106018561A (en) System and method for measuring sound wave amplitude attenuation coefficients in different pipeline structures
CN108700495A (en) The leakage detection method of opening emission analysis and opening emission analysis device
RU2603234C1 (en) Subsonic wind tunnel with flow rate pulsing component
CN109724764A (en) Experimental device and method for evaluating noise of wind tunnel flow field
Mason Some experiments on the propagation of sound along a cylindrical duct containing flowing air
Benedek et al. Beamforming measurements of an axial fan in an industrial environment
CN106949957A (en) It is a kind of to have the measurement apparatus for flowing silencer element acoustic characteristic and flow behavior under environment
CN209387242U (en) Experimental device for wind-tunnel flow field noise aassessment
Liu et al. High temporal resolution pyrometry and velocimetry based on acoustic frequency division multiplexing
RU2605643C1 (en) Subsonic wind tunnel with low level of flow pulsations of infrasound range
CN208534819U (en) Device for the test of fan aeroperformance
Boyle et al. Transfer-Function Determination for Infinite-Tube-Probe Pressure Transducers with Application to Turbofan Core/Combuster Noise
Sturm et al. Large scale inflow distortions as a source mechanism for discrete frequency sound from isolated axial fans
Doolan et al. The UNSW anechoic wind tunnel
US7212937B2 (en) Gas flow measuring device
US20150040684A1 (en) Detection of air flow velocity using fast fourier transform and vortex shedding
RU2559566C1 (en) Measurement of pulsating flow parameters
Salze et al. New modular fan rig for advanced aeroacoustic tests-Acoustic characterization of the facility
WO2019137134A1 (en) Method for testing spray flow of diaphragm pump of plant protection unmanned aerial vehicle based on microphone
Köhler The Influence of the TCS on the Circumferential Mode Distribution in the Inlet of a Fanrig (UFFA)