试验风洞的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种试验风洞，包括洞体，均设于洞体内的通风装置和发热装置，及用于控制通风装置的通风风速和发热装置的发热温度的控制装置；洞体包括依次连接的用于容置通风装置的动力部、沿气流方向横截面逐渐增大的过渡部、用于稳定气流的稳定部、沿气流方向横截面逐渐缩小的收缩部、及用于容置试验件和发热装置的试验部。本实用新型通过设置过渡部使得在较小风洞尺寸前提下避免气流明显分离，设置稳定部提高了气流的均匀性和稳定性，收缩部则有利于气流的减压加速，同时设置控制装置以便于及时调整检测数据，提高试验精度、避免数据失真。本实用新型的试验风洞尺寸小、能耗低、试验周期短，有利于降低生产成本。
【专利说明】
试验风洞
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种模拟试验装置，具体涉及一种试验风洞。
【背景技术】
[0002]对翅片这种微观结构的试验研究分为原型试验与模化试验，目的是获得翅片流动特性、传热阻力的数据以及翅片内流道强化传热的机理。了解翅片结构对流体流动、传热的影响，并详细、准确的预测模型中流体的流动及传热特性，对设计或优化散热器及评价现有散热器的性能来说是十分重要的。
[0003]传统试验一般以整个散热器芯体为试件，即基于“中华人民共和国第一机械部部标准一一汽车、拖拉机散热器风筒试验方法”的风筒试验。该风洞占地面积较大、造价不菲、无法适应一般科研单位在经济型与实用性上的需求。
[0004]对于散热器翅片单元的计算机仿真分析工作来说，采用试验的方式来验证仿真分析的合理性是十分必要的，但是尚未发现针对性强、经济且实用的小型试验平台。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种试验风洞，其具有占地面积小、造价较低、流场品质优良的特点。
[0006]为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种试验风洞，用于汽车散热器翅片换热和气动试验，包括洞体，均设于所述洞体内的通风装置和发热装置，及一用于控制所述通风装置的通风风速和所述发热装置的发热温度的控制装置;所述洞体包括依次连接的用于容置通风装置的动力部、沿气流方向横截面逐渐增大的过渡部、用于稳定气流的稳定部、沿气流方向横截面逐渐缩小的收缩部、及用于容置试验件和发热装置的试验部。
[0007]优选的，所述过渡部呈喇叭状，且一端为与所述动力部相配合的圆形、另一端为与所述稳定部相配合的矩形。
[0008]优选的，所述试验部包括依次连接的多个试验段，至少一个所述试验段靠近其两端均设置有活动挡板且与两个所述活动挡板合围形成试验区，所述活动挡板包括嵌设于所述试验段上的固定框架，穿过所述固定框架上的条形孔且能够将所述试验区封闭的活动板组。
[0009]优选的，所述活动板组包括对称设置的两个活动板，每个活动板外侧均设置有用于将所述固定框架内的所述活动板由条形孔拉出的拉环。
[0010]优选的，所述活动板组为两个，且一个为上下设置、另一个为左右设置。
[0011]优选的，所述发热装置包括两个对称设置的发热部件，所述发热部件包括一设于所述试验区的陶瓷板、贴附于所述陶瓷板一侧的硅胶发热器、与所述陶瓷板另一侧垂直连接的拉杆，所述拉杆自由端延伸至所述试验区外。
[0012]优选的，所述通风装置包括风扇，分别设于风扇前后端的前整流罩和后整流罩，设于所述前整流罩上的预扭导流片，及设于所述后整流罩内、用于驱动所述风扇的可控电机组。
[0013]优选的，所述控制装置包括设于所述试验区入风口的毕托管，与所述毕托管连接的压差变送器，设于所述发热部件上的温度传感器，用于获取压差变送器和温度传感器的电信号的数据采集卡，与所述数据采集卡连接的单片机，用于显示压差变送器和温度传感器检测的数据信息的显示部件，用于调节所述硅胶发热器发热温度的温控部件，与所述可控电机组连接的交流变频器，及一用于调节温控部件的温控数据和交流变频器的频率数据的调节部件，所述温控部件、交流变频器、显示部件和调节部件均与所述单片机连接。
[0014]优选的，所述稳定部内沿气流方向依次设置有蜂窝器和多层阻尼网。
[0015]优选的，所述收缩部横截面呈矩形，且内壁沿气流方向呈内凹弧形。
[0016]与现有技术相比，本实用新型通过设置过渡部使得在较小风洞尺寸前提下避免气流明显分离，设置稳定部提高了气流的均匀性和稳定性，收缩部则有利于气流的减压加速，同时设置控制装置以便于及时调整检测数据，提高试验精度、避免数据失真。本实用新型的试验风洞尺寸小、能耗低、试验周期短，有利于降低生产成本。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的试验风洞的连接结构示意图；
[0018]图2是本实用新型的通风装置结构示意图；
[0019]图3是本实用新型的图1的A部放大图；
[0020]图4是本实用新型的活动挡板的结构不意图；
[0021 ]图5是本实用新型的蜂窝器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]请参阅图1，本实用新型的实施例提供了一种试验风洞，用于汽车散热器翅片换热和气动试验，包括洞体I，均设于所述洞体I内的通风装置2和发热装置3，及一用于控制所述通风装置2的通风风速和所述发热装置3的发热温度的控制装置4;所述洞体I包括依次连接的用于容置通风装置2的动力部11、沿气流方向横截面逐渐增大的过渡部12、用于稳定气流的稳定部13、沿气流方向横截面逐渐缩小的收缩部14、及用于容置试验件和发热装置3的试验部15。
[0024]具体的，如图1、图2所示，动力部11为圆筒形，其具体尺寸为(i>220mmX330mm，为了便于动力部11的固定安装，可在动力部11外设置两个环形加强筋和支撑动力部的脚架。对应的动力部11内设置通风装置2，所述通风装置2包括风扇21，分别设于风扇21前后端的前整流罩22和后整流罩23，设于所述前整流罩22上的预扭导流片24，及设于所述后整流罩23内、用于驱动所述风扇21的可控电机组25，可控电机组25通过电机支座26固定于后整流罩23上。其中，本实施例的风扇21优选为轴流式风扇，其轮毂比为0.6，翼型为CLARK-Y，扇叶数目为9，可控电机组25选用精研电机90YS120GY22型号，功率120W，转速1600r/min。
[0025]本实施例所述过渡部12呈喇叭状，且一端为与所述动力部11相配合的圆形、另一端为与所述稳定部13相配合的矩形。具体为过渡部12—端为Φ 220mm的圆形，其与动力部11配合连接，其另一端为宽470mm、高320mm的矩形，且与稳定部13配合连接，过渡部12的整体长度为570_。过渡部12的壁面具体可通过四个三角形平面和四个曲面拼接而成，其全扩散角为16°，其可进一步的减少气流分离。其中，过渡部12与动力部11为柔性连接。
[0026]对应的，本实施例的稳定部13的横截面也为宽470mm、高320mm的矩形，且其长度可设为250mm，为了加强气流的稳定性，所述稳定部13内沿气流方向依次设置有蜂窝器5和多层阻尼网6，如图5所示，蜂窝器5为有序排列了正六边形孔眼格子的柱体结构，蜂窝器格子对边距离为10mm，长径比为6:1，阻尼网6的网眼密度为40目，网丝直径与网眼尺度的比值为0.29ο
[0027]本实施例所述收缩部14横截面呈矩形，且内壁沿气流方向呈内凹弧形，即其一端尺寸为宽470mm、高320mm，具体收缩部14可采用四个相对中心轴线对称且壁面为曲面的曲面板连接而成，使得出气端的尺寸为宽150mm、高10mm的矩形，而且曲面板的中心线为为维辛斯基曲线，全扩散角为47°。
[0028]如图1、图4所示，本实施例所述试验部15包括依次连接的多个试验段，至少一个所述试验段靠近其两端均设置有活动挡板7且与两个所述活动挡板7合围形成试验区。具体的，本实施例的试验段设置为八个，每个试验段的横截面均为宽150mm、高100mm、长160mm的矩形，相邻两个试验段连接段均设置有卷边结构，并通过螺栓连接为一体，八个试验段中选择一个作为试验件放置，一般选择远离收缩部104的四个试验段放置试验件，放置试验件的试验段靠近两端设置有活动挡板7，活动挡板7为矩形，其尺寸为宽170_、高120mm、长20_，从而使得活动挡板7外缘突出于试验段。其中，所述活动挡板7包括嵌设于所述试验段上的固定框架71和穿过所述固定框架71上的条形孔711且能够将所述试验区封闭的活动板组72，该固定框架71的外缘尺寸为宽170mm、高120mm、长20mm，固定框架71的四条边上均设置有条形孔711，活动板组72设于条形孔711内且可相对条形孔711移动将试验区封闭，使得前后两个活动板组72形成了试验区的进风口和出风口。
[0029]为了便于活动板组72的开启，所述活动板组72包括对称设置的两个活动板721，每个活动板721外侧均设置有用于将所述固定框架71内的所述活动板721由条形孔711拉出的拉环722，通过推拉拉环722实现进风口或出风口的关闭与开启，其操作方便、可控性强。而为了保证气流沿试验段中心轴流动，可将所述活动板组72设为两个，且一个为上下设置、另一个为左右设置。其中，活动板组72优选为层叠设置，以增加密封性。
[0030]本实施例的试验部15还与一尾部16连接，尾部16为横截面沿气流流动方向逐渐增加，具体为四个梯形块连接而成。其出气端为宽200_、高150_，并直通大气，其全扩散角为9.3。。
[0031 ]如图1、图3所示，本实施例所述发热装置3包括两个对称设置的发热部件，所述发热部件包括一设于所述试验区的陶瓷板31、贴附于所述陶瓷板31—侧的硅胶发热器32、与所述陶瓷板31另一侧垂直连接的拉杆33，所述拉杆33自由端延伸至所述试验区外。
[0032]如图1、图3所示，本实施例所述控制装置4包括设于所述试验区入风口的毕托管41，与所述毕托管41连接的压差变送器42，设于所述发热部件上的温度传感器43，用于获取压差变送器42和温度传感器43的电信号的数据采集卡44，与所述数据采集卡44连接的单片机45，用于显示压差变送器42和温度传感器43检测的数据信息的显示部件46，用于调节所述硅胶发热器32发热温度的温控部件47，与所述可控电机组25连接的交流变频器48，及一用于调节温控部件47的温控数据和交流变频器48的频率数据的调节部件49，所述温控部件47、交流变频器48、显示部件46和调节部件49均与所述单片机45连接。
[0033]具体的，通过毕托管41和压差变送器42获取试验区的气流流速，通过温度传感器43检测硅胶发热器32内壁面的温度，数据采集卡44采集上述气流流速和温度数据，并上述数据反馈给单片机45，单片机45处理后通过显示部件46显示出来供操作人员查看，当操作人员需要对上述气流流速和温度进行调节时，可通过调节部件49调节，调节信息反馈至单片机45，并分别通过控制温控部件47和交流变频器48调节硅胶发热器32和可控电机组25，进而实现气流流速和温度的调节。
[0034]其中，还可在试验区的入风口和出风口分别设置前温度传感器和后温度传感器分别检测入风口和出风口的温度，对应的也可在入风口和出风口设置前探针和后探针检测前出风口和后出风口的风压。
[0035]与现有技术相比，本实用新型通过设置过渡部使得在较小风洞尺寸前提下避免气流明显分离，设置稳定部提高了气流的均匀性和稳定性，收缩部则有利于气流的减压加速，同时设置控制装置以便于及时调整检测数据，提高试验精度、避免数据失真。本实用新型的试验风洞尺寸小、能耗低、试验周期短，有利于降低生产成本。
[0036]以上所述本实用新型的【具体实施方式】，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种试验风洞，用于汽车散热器翅片换热和气动试验，其特征在于，包括洞体，均设于所述洞体内的通风装置和发热装置，及一用于控制所述通风装置的通风风速和所述发热装置的发热温度的控制装置;所述洞体包括依次连接的用于容置通风装置的动力部、沿气流方向横截面逐渐增大的过渡部、用于稳定气流的稳定部、沿气流方向横截面逐渐缩小的收缩部、及用于容置试验件和发热装置的试验部。2.根据权利要求1所述的试验风洞，其特征在于，所述过渡部呈喇叭状，且一端为与所述动力部相配合的圆形、另一端为与所述稳定部相配合的矩形。3.根据权利要求2所述的试验风洞，其特征在于，所述试验部包括依次连接的多个试验段，至少一个所述试验段靠近其两端均设置有活动挡板且与两个所述活动挡板合围形成试验区，所述活动挡板包括嵌设于所述试验段上的固定框架，穿过所述固定框架上的条形孔且能够将所述试验区封闭的活动板组。4.根据权利要求3所述的试验风洞，其特征在于，所述活动板组包括对称设置的两个活动板，每个活动板外侧均设置有用于将所述固定框架内的所述活动板由条形孔拉出的拉环。5.根据权利要求4所述的试验风洞，其特征在于，所述活动板组为两个，且一个为上下设置、另一个为左右设置。6.根据权利要求3?5任一所述的试验风洞，其特征在于，所述发热装置包括两个对称设置的发热部件，所述发热部件包括一设于所述试验区的陶瓷板、贴附于所述陶瓷板一侧的硅胶发热器、与所述陶瓷板另一侧垂直连接的拉杆，所述拉杆自由端延伸至所述试验区外。7.根据权利要求6所述的试验风洞，其特征在于，所述通风装置包括风扇，分别设于风扇前后端的前整流罩和后整流罩，设于所述前整流罩上的预扭导流片，及设于所述后整流罩内、用于驱动所述风扇的可控电机组。8.根据权利要求7所述的试验风洞，其特征在于，所述控制装置包括设于所述试验区入风口的毕托管，与所述毕托管连接的压差变送器，设于所述发热部件上的温度传感器，用于获取压差变送器和温度传感器的电信号的数据采集卡，与所述数据采集卡连接的单片机，用于显示压差变送器和温度传感器检测的数据信息的显示部件，用于调节所述硅胶发热器发热温度的温控部件，与所述可控电机组连接的交流变频器，及一用于调节温控部件的温控数据和交流变频器的频率数据的调节部件，所述温控部件、交流变频器、显示部件和调节部件均与所述单片机连接。9.根据权利要求1?5任一所述的试验风洞，其特征在于，所述稳定部内沿气流方向依次设置有蜂窝器和多层阻尼网。10.根据权利要求1?5任一所述的试验风洞，其特征在于，所述收缩部横截面呈矩形，且内壁沿气流方向呈内凹弧形。
【文档编号】G01M9/02GK205593725SQ201620325875
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】郭健忠, 朱鸣飞, 冯振山, 谷才宝, 马文明, 张光德, 胡溧, 徐敏, 黄玮隆
【申请人】武汉科技大学, 山东同创汽车散热装置股份有限公司