[發明專利]一種風洞邊界層厚度調整裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201910693730.7
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110530600B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄭焱;李紫娟;張丹;貝紹軼;張蘭春;李麗;馬夢琪;張凱清
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李珍

本發明屬于風洞試驗技術領域，尤其涉及一種風洞邊界層厚度調整裝置，包括擾動部件、移動部件、控制器和速度測量系統，所述擾動部件包括擾動桿，所述擾動桿上沿其軸向設置有若干翅片，所述擾動桿水平設置在風洞的試驗段內，且所述擾動桿垂直于風洞的試驗段，所述移動部件用于驅動擾動桿沿豎方向上下移動，所述速度測量系統用于獲取風洞的試驗段流場的速度分布，所述移動部件和速度測量系統均與控制器電連接。有益效果：本發明的風洞邊界層厚度調整裝置，實時的根據速度測量系統測得的速度場分布以及當前試驗所需的邊界層厚度自動調整擾動桿的高度，能更加高效和精確地滿足風洞試驗所需的邊界層厚度，豐富風洞試驗的測試內容，提高試驗效率。

技術領域

本發明屬于風洞試驗技術領域，尤其涉及一種風洞邊界層厚度調整裝置及其控制方法。

背景技術

風洞是發現和確認流動現象、探索和揭示流動激勵、尋求和了解流動規律的重要手段，在流體力學試驗研究中起著十分重要的作用。到目前為止，大部分風洞試驗要么是在沒有邊界層的均勻來流中進行研究，要么是邊界層厚度遠小于被測物體的高度從而忽略了邊界層的影響。但是在自然界或者工程實際中，物體的邊界條件往往是湍流邊界層，其厚度相對于物體的高度通常不能忽略。當邊界層條件變化時，流經物體的平均流場、流場各組成部分、以及流場各部分間相互作用都會發生變化。為了更好的模擬真實環境下的大氣邊界層，已公開專利CN201710228082.9提出了一種便于安裝拆卸的風洞粗糙元裝置，利用安裝于風洞底部的粗糙元來模擬不同的邊界條件，這種裝置更適合于被測物體高度大于邊界層厚度的情況下，當試驗需求的邊界層厚度大于被測物體高度時，過高的底部粗糙元會影響被測流場的均勻性，影響試驗結果。專利CN201010298629.0提出了一種風洞邊界層模擬的尖劈隔柵組合裝置，以適應多種地貌要求，該裝置通過調整尖劈的迎風形態來實現不同壁面邊界條件，當迎風角度較大時，會影響風洞氣流的方向，同時該裝置中的擋板提高了風洞氣流的湍流度，影響測量精度。此外，這兩種裝置均屬于被動的邊界層模擬裝置，調整效率低，當試驗要求在特定邊界層厚度下進行時，不易滿足所需的邊界條件。

在自然界或者工程實際當中，物體的邊界層厚度會因為環境或其他因素的改變而發生變化，在不同邊界條件下展開被測物體的試驗研究具有重要的意義。為了滿足不同邊界層厚度下風洞試驗的需求，本發明提出了一種風洞邊界層厚度調整裝置，結合測得的速度場參數，通過自動調整擾動桿的位置以得到試驗需求的邊界層厚度，有效的提高風洞試驗的效率與準確性，滿足不同邊界條件下風洞試驗的要求。

發明內容

為解決現有技術存在的風洞試驗邊界層模擬裝置不易滿足所需邊界層厚度的問題，本發明提供一種風洞邊界層厚度調整裝置及其控制方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下，一種風洞邊界層厚度調整裝置，包括擾動部件、移動部件、控制器和速度測量系統，所述擾動部件包括擾動桿，所述擾動桿上沿其軸向設置有若干翅片，所述擾動桿水平設置在風洞的試驗段內，且所述擾動桿垂直于風洞的試驗段，所述移動部件用于驅動擾動桿沿豎方向上下移動，所述速度測量系統用于獲取風洞的試驗段流場的速度分布，所述移動部件和速度測量系統均與控制器電連接。

作為優選，所述移動部件包括滾珠絲杠和電機，所述擾動桿的兩端均通過絲杠螺母與滾珠絲杠連接，所述滾珠絲杠與試驗段轉動連接，所述電機與滾珠絲杠傳動連接。結構簡單可靠，便于裝配，便于控制擾動桿沿豎方向上下移動。

作為優選，所述滾珠絲杠的下端通過支撐座與試驗段轉動連接，所述支撐座固定設置在試驗段的底部；所述電機的輸出端通過聯軸器與滾珠絲杠的上端傳動連接，所述聯軸器和滾珠絲杠之間設置有軸承，所述軸承通過軸承端蓋固定設置在試驗段的頂部。支撐座的設置提高滾珠絲杠的安裝強度和可靠性；軸承和軸承端蓋的設置增加聯軸器與滾珠絲杠之間的密封性以及防塵性能。

作為優選，所述擾動桿的兩端均延伸有扁平狀的第一連接部，所述絲杠螺母上延伸有扁平狀的第二連接部，所述第一連接部和第二連接部通過第一螺栓固定連接。擾動桿與絲杠螺母的連接結構簡單可靠，便于拆卸裝配。