[发明专利]一种基于动量原理的风洞试验方法有效
申请号: | 201210251010.3 | 申请日: | 2012-07-19 |
公开(公告)号: | CN102749181A | 公开(公告)日: | 2012-10-24 |
发明(设计)人: | 焦予秦;王龙;高永卫;肖春生;邓磊;杨新合 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | G01M9/00 | 分类号: | G01M9/00 |
代理公司: | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人: | 慕安荣 |
地址: | 710072 *** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于动量原理的风洞试验方法。本发明基于动量原理求取风洞内气流中试验模型所受空气动力和力矩及其空气动力和力矩系数,在模型前后增加两个测量控制面,测量控制面和风洞洞壁构成完整的固定控制体。测量出该两个控制面上的流体密度、速度矢量和静压力及风洞壁上的静压力,按照动量原理和动量矩原理计算风洞内模型所受的力和力矩以及相应的力系数和力矩系数,而不必在支撑的末端安装气动力和气动力矩测量仪器。本发明提高了升力和阻力的动量法风洞试验测量精度,实现模型所受力矩测量和开展动量法三维风洞试验。 | ||
搜索关键词: | 一种 基于 动量 原理 风洞试验 方法 | ||
【主权项】:
1.一种基于动量原理的风洞试验方法,其特征在于,具体过程是:步骤1,确定风洞洞壁上的测压点;所述测压点分布在试验上壁和试验下壁的中心线上;在所述的试验上壁和试验下壁的中心线过翼型模型段上的测压点之间的间距为翼型模型弦长的3~8%,所述的试验上壁和试验下壁的中心线在过翼型模型段以外区域的测压点之间的间距为翼型模型弦长的8~13%;步骤2,确定风洞试验段入口测量点和出口测量点;所述风洞试验段入口测量点和出口测量点分别位于该风洞试验段入口中心线和出口中心线上,并且所述风洞试验段入口测量点和出口测量点分别位于由所述试验上壁的中心线和试验下壁的中心线构成的垂直平面的两端,使得分别位于风洞试验段的试验上壁中心线、试验下壁中心线的测压点,与分别位于风洞试验段的入口中心线和风洞试验段出口中心线的测量点构成矩形的控制体的边线;所述位于风洞试验段入口的测量点和风洞试验段出口的测量点等间距分布;步骤3,将各测压点和测量点分别通过管路与测量仪器联通;步骤4,测试初始风速时不同迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;具体过程是:a.设置风洞的初始风速;风洞风速根据试验雷诺数确定;风洞风速的范围为10~90m/s,风洞的初始风速为10m/s;b.设置初始迎角;通过转盘将模型迎角调整至试验要求的初始值;启动风洞达到试验要求的风速,通过测量仪器测试设定风速下初始迎角时的各测压点的压力和测量各测量点的压力与速度;c.数据处理;通过下列公式对得到的初始迎角下各测压点的压力和各测量点的压力与速度进行处理,分别得到风洞风速V1时该初始迎角下升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;c y = ∫ x 1 x 2 ( c pl - c pu ) dx c + 2 U ∞ 2 ∫ y 1 y 2 ( u 1 v 1 - u 2 v 2 ) dy c - - - ( 4 ) ]]>c x = ∫ y 1 y 2 [ 2 u 2 U ∞ ( u 1 U ∞ - u 2 U ∞ ) + ( c p 1 - c p 2 ) ] dy c - - - ( 5 ) ]]>c mz = ∫ x 1 x 2 ( c pl - c pu ) x c dx c - ∫ y 1 y 2 ( c p 1 - c p 2 ) y c dy c ]]>( 6 ) ]]>- 2 U ∞ 2 ∫ y 1 y 2 ( u 1 2 - u 2 2 ) y c dy c + 2 U ∞ 2 ∫ y 1 y 2 ( u 1 v 1 x 1 - u 2 v 2 x 2 ) 1 c dy c ]]> 式中,cy,cx,cmz分别为翼型的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数;cp表示压力系数,所述其中p是各测压点和测量点的压力,p∞是来流的静压,U∞是来流的速度,所述来流为沿x正方向的气流;c为翼型模型的弦长;x为风洞轴线方向,顺气流为正;y是当迎角为0°时翼型模型的法向;u,v为所述x方向与y方向的速度分量;所述u=Ucosθ,所述v=-Usinθ,并且θ为控制面上各点的二维合成速度与x轴的夹角,当气流向下翼面偏斜时θ为正;U是风洞试验段的入口中心线和风洞试验段出口中心线上各点的二维合成速度,所述其中,p0,ρ是风洞试验段的入口中心线和风洞试验段出口中心线上各点的总压和流体的密度;下标u,l分别是翼型风洞试验上壁和试验下壁的流动参数;下标1是风洞试验段入口截面中心线处的气流参数;下标2是风洞试验段出口截面中心线处的气流参数;x1是翼型风洞试验上壁和翼型风洞试验下壁的x坐标的起点;x2是翼型风洞试验上壁和翼型风洞试验下壁x坐标的终点;y1是风洞试验段入口和出口截面中心线y坐标的起点;y2是风洞试验段入口和出口截面中心线y坐标的终点;d.测量风洞风速V1时各迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;具体是:通过转盘将模型的迎角调整至新的角度;当模型迎角确定后,重复本步骤中的b和c,得到迎角为-2°时的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;再次调整转盘将模型的迎角调整至新的角度,直至最大迎角为30°,并重复本步骤中的b和c,得到各迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;步骤5,测试其它风洞风速时不同迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;具体测试过程是:a.设置风洞风速V2;b.设置初始迎角;将模型迎角调整至试验要求的初始值;测试初始迎角时的各测压点的压力和测量各测量点的压力与速度,得到各测压点的压力和测量各测量点的压力与速度;c.数据处理;通过公式(4)~公式(6)对得到的初始迎角下各测压点的压力和测量各测量点的压力与速度进行处理,分别得到风洞风速V2时该初始迎角下升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;d.测量风洞风速V2时各迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;具体是:通过转盘将模型的迎角调整至新的角度,直至最大迎角为30°;当模型迎角确定后,重复本步骤中的b和c,得到各新迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz;e.设置不同的风洞风速;不同风洞风速的增量为10m/s;直至风洞风速达到90m/s,并测试不同风洞风速时不同迎角下各测压点的压力和测量各测量点的压力与速度,重复本步骤中的a~d,得到不同风洞风速时各迎角下的升力系数cy、阻力系数cx和俯仰力矩系数cmz。
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- 2019-08-08 - 2019-10-01 - G01M9/00
- 本发明公开了一种一比二汽车模型车轮旋转风洞试验平台,包括:台架;车轮安装轴,其可旋转支撑在所述台架上;安装平板,其支撑在所述台架上方,且表面具有滑槽;驱动电机,其可拆卸设置在所述安装平板上,并能够沿所述滑槽移动,进而靠近或远离所述车轮安装轴;传动带;两个移动带系统,其分别设置在安装平板两侧,能够支撑并带动模型车轮旋转;其中,所述模型车轮套设在所述车轮安装轴两端,并能够随所述车轮安装轴旋转,本发明提供的驱动电机并能够沿滑槽移动,进而靠近或远离车轮安装轴,以用于不同轴距汽车模型试验,还公开了一种一比二汽车模型车轮旋转风洞试验平台控制方法。
- 一种全方位集沙仪和全方位集沙装置-201920509213.5
- 闫磊;王景华;肖辉杰;王明枝;袁鹏;潘若芊;甄涛 - 北京林业大学
- 2019-04-15 - 2019-10-01 - G01M9/00
- 本实用新型提供了一种全方位集沙仪和全方位集沙装置,涉及林业器械技术领域。该全方位集沙仪包括沙尘收集装置和导向装置;导向装置包括导向标和导向杆;沙尘收集装置设置在导向杆上;导向标能够在风的作用下旋转,以使沙尘收集装置的集沙口与风向相同。全方位集沙装置包括升降装置、测量装置和保护箱,以及的全方位集沙仪。本实用新型解决了现有沙通量的测定需要长期定点安装多个收集装置,操纵繁琐,以及沙通量的测量结果难与风速、风向建立联系,使用性差的技术问题。
- 用于颤振风洞模型的弹性支持件-201710748117.1
- 脱朝智;胡鑫;胡家亮;于佳鑫;柏楠;赵飞宇 - 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
- 2017-08-28 - 2019-09-27 - G01M9/00
- 本发明涉及一种用于颤振风洞模型的弹性支持件,属于飞机颤振试验技术领域,其包括第一安装座、第二安装座及柔性部,柔性部为带有开口的环形结构,第一安装座和第二安装座设置于两开口处,第一安装座、第二安装座及柔性部一体式设计,第一安装座和第二安装座分别与颤振风洞模型中的安定面和操纵面固定。本发明的用于颤振模型的弹性支持件能够在有限的空间内,设计出较低支持刚度的操纵面支持件,而且结构强度好,可大幅度降低操纵面旋转频率,能够满足较低操纵面旋转频率的设计、试验要求,降低了模型设计的难度。
- 一种电动可调式汽车风洞实验模型支撑装置-201920187426.0
- 王靖宇;耿亚林;王漠;刘一尘;张志强;万沁林;李天鸿;金少刚;乔银波;葛长江;董春波 - 吉林大学
- 2019-02-03 - 2019-09-27 - G01M9/00
- 本实用新型公开了一种电动可调式汽车风洞试验模型支撑装置,包括:支撑架;以及导轨,其两端具有两个平行凸起,侧面设有凹槽,并沿着所述支撑架的轴向固定在所述支撑架上;电机,其固连于所述导轨下端的凸起;丝杠,其可旋转的支撑在所述导轨的两个凸起之间;支撑座,其中心具有通孔,套设在所述丝杠上;丝杠螺母,其固定在所述支撑座的上表面或者下表面,所述丝杠螺母和丝杠螺纹配合;锁止螺母,其设置在所述凹槽内,能够沿着所述凹槽移动;弹簧片,其固定在锁止螺母侧面,并且呈现弧形半包围所述锁止螺母;U型支架,其固定在所述支撑座的下表面或者上表面,并且外伸端具有通孔。本实用新型具有高度电动调节、准确调节、适用性广泛等特点。
- 一种基于激光入射角多层式大气湍流模拟与演示装置-201920371313.6
- 孙一书;陈怡 - 吉林大学
- 2019-03-22 - 2019-09-27 - G01M9/00
- 本实用新型公开了一种基于激光入射角多层式大气湍流模拟与演示装置,包括底板,所述底板顶端各顶角处与支撑底座对应位置处均焊接有连接柱,所述底板顶面一侧等距安装有气流导板,所述气流导板一侧边端固定连接有导流挡板,所述导流挡板一侧固定安装有加热盒,所述加热盒一侧边部靠近气流导板处开设有进气通槽,所述进气通槽内部均等距安装有加热片,所述加热盒另一侧边部通过进气法兰固定安装有贯流风机,本实用新型结构科学合理,使用安全方便,通过加热盒、进气通槽、加热片、贯流风机和导流挡板能够在装置的内部来对大气气流进行加热升温,加热速率较快,同时热量散布均匀,避免热量不均对模拟与演示效果造成影响。
- 一种激波管膜片破裂装置-201920474413.1
- 王春晖;王梦琳;王越林;王君玉;唐渊;胡宏康 - 王春晖
- 2019-04-10 - 2019-09-27 - G01M9/00
- 本实用新型涉及一种激波管膜片破裂装置。包括L形板机、高压防爆波纹管和封堵螺栓。高压防爆波纹管两端带有螺帽,下端螺帽与高压段管体管壁上的外丝接头连接,所述L形板机一端通过高压段管体管壁上的外丝接头插入高压段管体内,另一端通过高压防爆波纹管下端螺帽插入高压防爆波纹管内,L形板机的另一端焊接圆形垫片,所述圆形垫片放置在高压防爆波纹管上端螺帽内,高压防爆波纹管上端螺帽与封堵螺栓连接。本实用新型的激波管膜片破裂装置既能解决破膜装置的密封性,制作简单,成本低,又能精确控制破膜压力,破膜迅速,操作方便,重复性强。
- 一种综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统及其工作方法-201910560571.3
- 宋怀涛;姚浩伟;李森;魏晓鸽;吴则琪;秦恒洁;张单;马瑞 - 郑州轻工业学院
- 2019-06-26 - 2019-09-20 - G01M9/00
- 本发明提出了一种综采工作面火灾烟气运移仿真试验系统及其工作方法,包括模拟实验主体平台,所述模拟实验主体平台上方设有图形监控组件,模拟实验主体平台内设有环境监控组件,模拟实验主体平台下部设有倾角调节组件,模拟实验主体平台分别与烟气释放调节组件和烟气流动控制组件相连接;所述图形监控组件、环境监控组件、烟气释放调节组件和烟气流动控制组件均与上位机相连接。本发明通过模拟综采工作面火灾下的产烟环境,利用CCD摄像机、烟气浓度传感器以及烟气温度传感器对烟雾运移规律实时监测,整体结构设计紧凑,仿真效果好,具有很好的可操作性、可再现性,其仿真结果可为矿井综采工作面火灾治理提供指导意见。
- 一种直升机旋翼、机身和尾桨组合模型风洞试验系统-201910594533.X
- 张卫国;张钧;袁红刚;赵昱;吴福章;雷洪胜;刘晓林;赵亮亮;彭先敏;章贵川;靳清林 - 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所
- 2019-07-03 - 2019-09-20 - G01M9/00
- 本发明公开了一种直升机旋翼、机身和尾桨组合模型风洞试验系统,包括机身模型,机身模型天平,主旋翼,主旋翼驱动系统,变桨距机构,主旋翼天平,扭矩天平,尾桨,尾桨驱动系统,尾桨天平,支撑系统,控制系统和测量系统;通过所述支撑系统控制试验过程中组合模型的姿态;所述控制系统通过控制主旋翼驱动系统、变桨距机构以及尾桨驱动系统的运动来实现风洞试验需要的主旋翼转速、主旋翼桨距和尾桨转速;所述测量系统通过主旋翼天平和扭矩天平获得主旋翼的气动载荷、通过尾桨天平获得尾桨的气动载荷、通过机身模型天平获得机身模型的气动载荷。本发明适于开展旋翼/尾桨干扰特性研究,并提高了试验的精准度。
- 一种用于栅格舵模型试验的装置-201710509370.1
- 宋晓伟;李其畅;邵磊 - 重庆零壹空间航天科技有限公司
- 2017-06-28 - 2019-09-20 - G01M9/00
- 本发明公开了一种用于栅格舵模型试验的装置,包括模型本体,还包括:栅格舵,用以限制栅格舵的限位块,以及用以调节舵偏角的偏角块,模型本体通过偏角块、限位块和栅格舵连接;偏角块上具有顶端的凹槽面和底端的凸台面,凹槽面与凸台面之间的夹角大小与舵偏角的大小相同。具有效果:按照舵偏角设计多种不同夹角的偏角块,进而可以完成风洞试验;如此,避免了格舵模型加工采用线切割工艺的非标加工,产品的报废率高,冲击载荷对模型的安全也是严峻的考验的情况,可并且以通过加工变角块替代加工栅格舵,使成本较低,安装方便,提高了风洞试验模型的安装效率,互换性较高,通过风洞试验后获取的数据准确,试验安全性较高。
- 一种适用于隧道防护门的风压试验系统-201920070866.8
- 耿明;朱丹;张浩;何翔;史明红;殷勤;邱绍峰;周明翔;刘辉;张俊岭 - 中铁第四勘察设计院集团有限公司
- 2019-01-16 - 2019-09-13 - G01M9/00
- 本实用新型公开了一种适用于隧道防护门的风压试验系统,属于隧道防护门检测技术领域,其通过设置由风压控制器、储气罐和控制组件连接组成的风压试验系统,由其模拟隧道防护门在隧道中应用时所承受的各种风压工况,且对应设置有夹装机构,以其对隧道防护门组件进行装载,以模拟其在隧道中应用时的固定状态,从而可有效实现隧道防护门的风压试验。本实用新型的适用于隧道防护门的风压试验系统,其结构简单,控制简便,能有效模拟隧道防护门在隧道中的应用状态,试验方案多样,试验结果准确性高,可为隧道防护门的结构设计与匹配安装提供依据,减少隧道防护门在应用过程中的失效或者脱落,保证隧道防护门应用的稳定性和隧道运行的安全性。
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