专利名称：抑制开口回流式低速风洞低频颤振的喷口结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车风洞，具体涉及汽车风洞驻室内的喷口结构。
背景技术：
高速公路、高速轨道交通发展速度日新月异，除汽车之外，其它高速轨道交通工具(如高速列车、磁悬浮列车等)也不断涌现。这样，设计空气动力特性良好的轻量化轿车和高速轨道交通机车车辆，提高高速交通工具的空气动力稳定性，改善它们的动力性和经济性以及驾驶室的内流特性，提高发动机、制动系统的效能，降低空气动力噪声成为这类汽车和高速轨道交通工具的重点研究开发内容。汽车整车风洞试验设备在这些研究工作中起到不可替代的作用。但汽车风洞设计和建设中仍然存在许多技术难点，其中，低频颤振问题直接影响到测试段的气流品质，影响试验件的气动和声学(在声学风洞中)性能测量，使风洞的实验能力受到限制，历来是开口回流式风洞研究领域的世界难题，迄今为止还没有有效的解决方法。
上世纪70年代以来，人们逐渐认识到汽车风洞中普遍存在着低频颤振现象，即在全尺寸风洞中，声压频谱中低于20Hz的频段内会出现几个明显的共振峰值，而且这些峰值出现的频率和风速相关，最高峰值出现的风速也是不可预测的，其峰值的大小更是难以预测。因而，如何降低低频颤振幅值的研究在汽车风洞的设计过程中也逐渐成为必需的科研攻关项目之一。国外的风洞建设经验表明，如果不能有效抑制低频颤振现象，不仅会给相关的风洞实验带来严重的影响，甚至有可能破坏风洞本身的结构。由于人们对产生这样的颤振机理不是很明确，因而出现了各式各样的控制方法，然而不同的控制方法对于不同的风洞来讲效果也不尽相同，同时也各有其优缺点。
风洞的驻室是对试验件进行测试的场所，喷口、射流段和收集口均位于风洞驻室内。涡流发生器是被普遍认可的一种抑制低频颤振的方法，它能在喷口出口处破坏涡流剪切层的旋涡，从而避免低频颤振的出现，现有的风洞多采用刚性涡流发生器，这样就在抑制低频颤振的同时不可避免的带来了高频噪声的显著增加，不利于驻室内的降噪处理。
所以，目前还需要不断试验开发新型控制装置来抑制低频颤振幅值，同时还要尽可能避免或减少上述负面影响，这样才能在汽车风洞中获得良好的实验环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以有效抑制低频颤振，同时也能避免产生高频噪声的开口回流式低速风洞的喷口结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案一种抑制开口回流式低速风洞低频颤振的喷口结构，这种结构包括喷口以及在其出风口的周边间隔一定距离设置沿气流方向的扰流条。
本发明在喷口出口处设置有扰流条，从而在有气流流出时形成对气流的扰动，在风洞运行时，这些扰流条会随着气流摆动，从而破坏喷口出口处的大尺寸涡旋，进而改变了风洞驻室内流场和声场的压力脉动分布，减轻甚至避免了低频颤振的出现。与现有的涡流发生器不同，本发明的特点是柔性扰流条在涡流剪切层内的运动不但能破坏剪切层内诱发低频颤振的旋涡，同时由于扰流条可以运动而减轻了气流撞击扰流条时带来强烈的高频噪声。
优选地，所述扰流条由具有一定硬度的柔性材料制成。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1为风洞驻室原有喷口结构。
图2为本发明开口式低速风洞驻室的喷口结构。
图3为原有喷口状态下驻室低频颤振压力脉动系数图。
图4为采用本发明的带有柔性扰流条的喷口结构后驻室的压力脉动系数图。
图5为改变柔性扰流条的尺寸和间距后驻室压力脉动系数图。
具体实施例方式
原有风洞的喷口结构如图1所示，1为驻室壁，2为喷口。
本发明开口回流式低速风洞喷口的结构如图2所示，与原有结构不同的是，在喷口2的周边间隔一定距离设置了沿气流方向的扰流条3，扰流条3由具有一定硬度的柔性材料制成，一端固定在喷口2的周边上，另一端呈自由状态，可以随着气流摆动。因此扰流条3的硬度应当合适，既要在没有气流的时候能够基本保持伸直状态，又要在有气流的时候可以摆动。
本发明对于低频颤振幅值产生不同的抑制效果，可以通过计算压力脉动系数Cp来衡量降噪效果，计算方法如下
Cp=p~maxpdyn=10(Lp20+lgp0)pdyn]]>Cp——某一频率段压力脉动系数； ——最大脉动压力值；pdyn——测点动压；p0——参考压力(20μPa)Lp——某一频率段总声压级。
通过实验的方法可以验证本发明的结构对低频颤振的抑制效果。
分别采用原有的结构和本发明的结构，来测量计算驻室内不同风速下的压力脉动系数，得到图3和图4，图中三条不同的曲线对应不同的频率段。图3中，在风速为23m/s处，频率为第一频率段时，原有喷口状态下的低频颤振最大幅值为5.7％；而图4中，由于本发明采用了柔性扰流条，该峰值降低到3％左右，降幅达47.4％；而在第三个频率段，低频颤振的最大幅值甚至降低了50％左右，可见采用这样的柔性扰流条确实能有效降低低频颤振的水平。
改变扰流条的长度、宽度和位置间隔后，得到的压力脉动系数图如图5所示，与图3相比可以看出，也能明显抑制低频颤振的最大幅值，从而改善驻室的声学环境；与图4相比，该压力脉动系数图也有所不同，这说明可以对扰流条的长度、宽度和设置于喷口时不同的位置间隔进行调整，达到不同程度的抑制低频颤振幅值的目的。
本发明的有益效果是从研究驻室内发生低频颤振现象的诱导因素出发，对于激励源—喷口涡流剪切层进行破坏，从而在一定程度减轻甚至避免低频颤振现象的产生。从实验的结果来看，本发明取得了很好的效果，驻室中轴线处标准测点的低频颤振幅值最大降幅可达50％。如果对于这种柔性扰流条的长度、宽度及粘贴于喷口的间距进行调整，则会起到不同的抑制低频颤振幅值的效果，这些都有利于风洞中进行空气动力学及噪声分析实验，从而取得可信的实验数据。
权利要求
1.一种抑制开口回流式低速风洞低频颤振的喷口结构，包括喷口，其特征是在喷口的周边间隔一定距离设置有沿气流方向的扰流条。
2.根据权利要求1所述的抑制开口回流式低速风洞低频颤振的喷口结构，其特征是所述扰流条由具有一定硬度的柔性材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种抑制开口回流式低速风洞低频颤振的喷口结构，包括喷口以及在喷口的周边间隔一定距离设置沿气流方向的扰流条。扰流条由具有一定硬度的柔性材料制成。本发明在喷口出口处设置有扰流条，从而在有气流流出时形成对气流的扰动。在风洞运行时，这些扰流条会随着气流摆动，从而破坏喷口出口处的大尺寸涡旋，进而改变了风洞驻室内流场和声场的压力脉动分布，减轻甚至避免了低频颤振的出现。与现有的涡流发生器不同，本发明的特点是柔性扰流条在涡流剪切层内的运动不但能破坏剪切层内诱发低频颤振的旋涡，同时由于扰流条可以运动而减轻了气流撞击扰流条时带来强烈的高频噪声。
文档编号G01M9/04GK101067584SQ20071009386
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月14日 优先权日2007年6月14日
发明者万钢, 杨志刚, 王毅刚, 郑志强 申请人:同济大学