[发明专利]风洞闭口实验段窗口观测装置及其应用

说明书

本发明公开了风洞闭口实验段窗口观测装置及其应用。该窗口观测装置包括整体加工的非观测窗口盖板和组合加工的观测窗口盖板；非观测窗口盖板上部通过法兰框固定安装在风洞筒体外侧的配合面上，上表面固定把手，下部插入风洞筒体的开口并密封定位，下表面与风洞筒体内壁面形状相同并光滑过渡；观测窗口盖板包括观测窗口盖板主体和光学玻璃，观测窗口盖板主体与非观测窗口盖板的上部形状尺寸相同，中心开有空腔，下方固定安装有密封定位的光学玻璃。该窗口观测装置的应用实现了根据不同工况需求选择不同的窗口观测装置安装方案，保证了风洞筒体整体内壁结构的完整性，减少了对气流的影响，使气流湍流度控制在要求的范围内。

技术领域

本发明涉及风洞实验领域，具体涉及一种风洞闭口实验段窗口观测装置及其应用。

背景技术

风洞是用于空气动力学研究的三大工具手段之一，通过设计能够人工产生和控制气体的流动，用以模拟飞行器或建筑物等周围的气流流场，并利用各种传感器测量气流对飞行器或建筑物等的作用，以及各种光学仪器观测这些气流绕流过程中产生的各种物理现象的一种管状实验设备。风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。

风洞观察窗设置在实验段洞体上，光学仪器通过观察窗上的光学玻璃记录实验流场数据。基于对观察效果的要求，光学玻璃常采用平板式设计，但对于圆筒状的洞体结构，平板式光学玻璃内侧与洞体内侧形成了非圆滑过渡结构，破坏了设计流道的完整性，对实验气流产生了影响，而风洞实验对气流的均匀性要求苛刻，要求实验段内各截面气流的速度大小一致、方向平行，且湍流度也要控制在一定范围内。如何使观察窗的设置对气流均匀性和湍流度的影响控制在要求范围内，从而避免对实验带来不利影响是必须解决的技术问题。

当前，亟需发展一种风洞闭口实验段窗口观测装置及其应用。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种风洞闭口实验段窗口观测装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种风洞闭口实验段窗口观测装置的应用。

本发明的风洞闭口实验段窗口观测装置，其特点是，所述的窗口观测装置包括整体加工的非观测窗口盖板和组合加工的观测窗口盖板；

非观测窗口盖板上部的外边框为法兰框，法兰框固定安装在风洞筒体外侧的配合面上，非观测窗口盖板的上表面固定有把手；非观测窗口盖板下部与风洞筒体的开口相匹配，插入风洞筒体的开口后通过接触端面与风洞筒体内的限位端面密封定位，非观测窗口盖板的下表面形状与风洞筒体内壁面的表面形状相同并光滑过渡；

观测窗口盖板包括观测窗口盖板主体和光学玻璃，观测窗口盖板主体与非观测窗口盖板的上部形状尺寸相同，观测窗口盖板主体的中心开有空腔，观测窗口盖板主体的下方固定安装有光学玻璃，光学玻璃与风洞筒体内的限位端面密封定位；

光学玻璃的下表面与风洞中心轴线之间的距离为H，风洞筒体的内径为R，H:R=1.03~1.15。

进一步地，所述的法兰框的固定方式为螺栓连接。

进一步地，所述的非观测窗口盖板下部与风洞筒体之间的缝隙宽度小于0.05mm。

进一步地，所述的观测窗口盖板的光学玻璃与风洞筒体之间的缝隙宽度小于0.05mm。

进一步地，所述的风洞筒体的限位端面上开有密封槽，密封槽内安装有密封圈。

进一步地，所述的把手的固定方式为焊接。

进一步地，所述的光学玻璃通过无影胶加紫外线照射的方式粘合在观测窗口盖板主体上。

本发明的风洞闭口实验段窗口观测装置的应用包括以下步骤：