[发明专利]一种无干扰源的开放式烟气风洞演示仪及其方法

说明书

技术领域

本发明属于实验演示仪器领域，具体涉及一种无干扰源的开放式烟气风洞演示仪及其方法。

背景技术

风洞(wind tunnel)即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。

风洞实验段的流场品质，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、沿风洞轴线方向的压力梯度、截面温度分布的均匀度、气流的湍流度和噪声级等必须符合一定的标准，并定期进行检查测定。

然后，风洞中由于需要布设各种设备，而气流在高速流动过程中很容易被这些设备所扰动，产生紊流，因此如何将这种外部干扰将至最低是精密风洞需要着重考虑的问题。另外，现有的风洞通常是烟雾作为显示流线的介质，而烟雾大部分是由发烟剂所产生的。目前，发烟剂多用沸点高于350摄氏度的优质重洗涤矿物油，在密闭环境中这种烟气容易对人体造成损害。

发明内容

本发明的目的解决现有技术中存在的问题，并提供一种无干扰源的开放式烟气风洞演示仪。

本发明采用的具体技术方案如下：

无干扰源的开放式烟气风洞演示仪，其包括进口整流段、演示箱、出口整流段、回收箱、冷凝机、雾化机和蓄水箱；演示箱中设置有用于安装测试模型的风道；进口整流段的前端为进风口，进口整流段后端连接演示箱的风道入口，演示箱的风道出口连接出口整流段，出口整流段后连接回收箱，回收箱中安装有冷凝机，冷凝机中的凝水网格布置在回收箱的风道截面中；回收箱后端依次设有引流器和出风口；所述的出口整流段中设置有若干块平行的出口整流板；所述的进口整流段中设置有若干块平行的进口整流板，每块进口整流板均内部中空，且进口整流板朝向演示箱一侧开有出气口；所述的雾化机设置于蓄水箱中，雾化机的出雾口通过导烟管与每块进口整流板的内腔连通。

作为优选，所述的回收箱下方设有集液槽，回收箱与集液槽通过若干条收集管相连；集液槽通过回水管与蓄水箱连接，形成水循环回路。

作为优选，每块所述的进口整流板的出气口前设有用于控制供气气路通断的阀门。

作为优选，所述的测试模型包括模型本体、插棒、密封件和负压抽吸装置；所述的模型本体内部中空，其底面中心开设有一个与内腔连通的安装孔，安装孔的表面环绕有密封件；所述的插棒安装于演示箱的演示面板上，且插棒呈管状，一端穿过密封件连通所述模型本体的内腔，另一端通过管道连接负压抽吸装置；所述模型本体与风洞中流体接触的表面均布有毛细孔，毛细孔连通模型本体的表面与内腔。

作为优选，所述的进口整流板和/或出口整流板的横截面均呈流线型。

作为优选，所述的冷凝机顶部设有散热器。

作为优选，所述的测试模型通过模型装载平板可拆卸式安装于接演示箱的风道中。

作为优选，相邻的进口整流板和/或出口整流板均呈等间隔布设。

作为优选，所述的演示箱采用透明材质。

作为优选，所述的演示箱两侧分别设有将其悬挂于墙上的挂钩。

作为优选，所述的进风口、进口整流段、演示箱、出口整流段、回收箱、出风口均同轴布设，各自的风道均平滑连接。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述开放式烟气风洞演示仪的流场演示方法，其步骤如下：

首先，开启引流器，使空气从进风口进入，在演示箱内产生流场后从出风口排出；然后打开雾化机和冷凝机，将雾化机生成的水雾从进口整流板的出气口排出，并与流动的空气混合均匀；白色的水雾随着空气在测试模型周边形成流场；当测试模型的表面出现水滴时，启动负压抽吸装置，使水滴通过毛细孔进入模型本体的内腔；带有水雾的空气经过演示箱后进入出口整流段，通过出口整流板稳定气流后，水雾进入凝水网格并由于受到冷凝机中的制冷组件作用，凝成水珠后通过收集管进入集液槽中，再由回水管进入蓄水箱。

相对于现有技术而言，本发明的优点为：

1)此风洞实验仪将整流格栅与导烟管相连接，使进入演示箱的水雾不受导烟管的干扰，观察实验时的流态更加稳定。

2)其中的模型装载平板，使实验更加方便更换测试模型。测试模型的结构进行了优化，更适应于水雾作为烟雾源的风洞。

3)针对现有的烟气风洞实验仪进行了改进，以对人体无害、无污染的水雾作为烟气来显示流场；而且针对水雾增加了回收系统，可将实验用水进行循环回收再利用。

附图说明