[實(shí)用新型]一種調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320142305.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN203163959U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝小鵬;曹立峰;曾建豪;何宏鷹;李光樂;王東輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/00
• 分類號(hào): G01M9/00;G01M9/06
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及空氣層流流動(dòng)模擬測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置。

背景技術(shù)

層流是流體的一種流動(dòng)狀態(tài)，流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿著與管軸平行的方向作平滑直線運(yùn)動(dòng)，流體的流速在管中心處最大，其近壁處最小。在層流中，流體微團(tuán)的軌跡沒有明顯的不規(guī)則脈動(dòng)，相鄰流體層間只有分子熱運(yùn)動(dòng)造成的動(dòng)量交換。層流一般比湍流的摩擦阻力小，因而在飛行器或船舶設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使邊界層流動(dòng)保持層流狀態(tài)。但層流是一種理想狀態(tài)，針對(duì)如何在特殊的試驗(yàn)環(huán)境中產(chǎn)生層流這個(gè)問題，諸多學(xué)者對(duì)此提出了各自產(chǎn)生層流的方法。目前用于產(chǎn)生層流的主要方法是風(fēng)洞試驗(yàn)法。風(fēng)洞試驗(yàn)裝置主要由穩(wěn)定段、收縮段、試驗(yàn)段和擴(kuò)散段等幾個(gè)部分組成。但建造風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)施耗費(fèi)成本很大，而且在測(cè)試過程中需要三維熱線風(fēng)速儀、空氣動(dòng)力天平、傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等測(cè)試儀器，由于成本高和試驗(yàn)周期長(zhǎng)等問題，風(fēng)洞試驗(yàn)法在產(chǎn)生層流的推廣和普及方面受到很大的制約。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置，克服了風(fēng)洞試驗(yàn)耗費(fèi)成本高，而難以普及的問題。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置，包括依次連接的前筒、中筒、后筒和風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置，所述前筒內(nèi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵，后筒內(nèi)設(shè)有出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵；在前筒的徑向側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)風(fēng)機(jī)接口，在后筒的軸向端壁設(shè)有出風(fēng)機(jī)接口；在中筒內(nèi)設(shè)有放置模型的雙導(dǎo)軌，在前筒軸向端壁外安裝測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)通過一個(gè)具有掛鉤的連接軸穿過前筒，并置于中筒內(nèi)，所述連接軸的軸線與前筒的軸線重合。

所述中筒與后筒之間放置有風(fēng)速計(jì)；所述風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置分別連接進(jìn)風(fēng)機(jī)和出風(fēng)機(jī)。

所述中筒為一個(gè)透明的玻璃管，在玻璃管上安裝有活動(dòng)門。

所述中筒通過螺桿和螺母與前筒和后筒連接。

所述進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵和出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵均由多個(gè)相同圓形的直管束組成。

一種測(cè)試模型風(fēng)阻的方法，包括下述步驟：

（1）打開中筒的活動(dòng)門，將模型水平放置在雙導(dǎo)軌上，將模型的迎風(fēng)端掛在連接軸的掛鉤上；

（2）啟動(dòng)調(diào)速空氣層流流動(dòng)模擬裝置，外界混亂的空氣，由進(jìn)風(fēng)機(jī)接口通過進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵后，形成穩(wěn)定的層流空氣流并到達(dá)中筒，中筒內(nèi)的氣流通過出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵后形成多股勻速的空氣流，再由出風(fēng)機(jī)接口吸出；與此同時(shí)，模型的迎風(fēng)端受到風(fēng)的阻力而沿著雙導(dǎo)軌軸向往出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵方向移動(dòng)，模型通過連接軸拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，通過測(cè)力計(jì)顯示的示數(shù)，得到模型所受風(fēng)阻的數(shù)據(jù)；

（3）完成模型的測(cè)試后，關(guān)閉調(diào)速空氣層流流動(dòng)模擬裝置的電源，打開活動(dòng)門，取出已經(jīng)完成測(cè)試的模型。

所述步驟（2）中，在進(jìn)風(fēng)機(jī)接口處放置有顏色的煙霧，這些煙霧隨著空氣一起被吸入進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵，然后進(jìn)入中筒內(nèi)，最后從出風(fēng)機(jī)接口排出，通過觀察和分析這些煙霧在中筒內(nèi)的流態(tài)，觀測(cè)到模擬層流流動(dòng)狀態(tài)。

本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本實(shí)用新型在測(cè)試過程中可以直接替代風(fēng)洞試驗(yàn)，一方面，避免了進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)而需建造風(fēng)洞設(shè)施所耗費(fèi)的高額成本；另一方面，避免了在測(cè)試過程中所需復(fù)雜的測(cè)試設(shè)備。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試方便快捷，采用了雙導(dǎo)軌和進(jìn)出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵，測(cè)試方法誤差較小，市場(chǎng)潛力大，它的應(yīng)用將有利于空氣層流流動(dòng)模擬技術(shù)的推廣和普及。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)用新型調(diào)速空氣層流流動(dòng)測(cè)試模型風(fēng)阻的模擬裝置，包括依次連接的前筒1、中筒、后筒6和風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置（圖中未示出），所述前筒1內(nèi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵2，后筒6內(nèi)設(shè)有出風(fēng)口導(dǎo)流風(fēng)柵7；在前筒1的徑向側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)風(fēng)機(jī)接口13，在后筒6的軸向端壁設(shè)有出風(fēng)機(jī)接口15；在中筒4內(nèi)設(shè)有放置模型的雙導(dǎo)軌9，在前筒1軸向端壁外安裝測(cè)力計(jì)14，測(cè)力計(jì)14通過一個(gè)具有掛鉤的連接軸11穿過前筒1，并置于中筒3內(nèi)，所述連接軸11的軸線與前筒1的軸線重合。

所述中筒4與后筒6之間放置有風(fēng)速計(jì)8；所述風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置分別連接進(jìn)風(fēng)機(jī)（圖中未示出）和出風(fēng)機(jī)（圖中未示出）。

雙導(dǎo)軌9采用兩段直徑一樣，并且長(zhǎng)度相同的導(dǎo)桿。在模型受力的過程中，模型在雙導(dǎo)軌9上沿著導(dǎo)軌軸向移動(dòng)。