迷你型低速回流实验风洞

1.本实用新型涉及一种力学性能测试实验及教学设备，具体涉及一种迷你型低速回流实验风洞。


背景技术：

2.风洞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壮实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。传统风洞单体积庞大，往往需要足够大的实验场地对其进行装配；同时，高昂的制造与维护成本给教学机构以及科研工作人员带来不可预测的经济负担；此外，实验容易受到周围不稳定气流的影响，测定的数据具有较大的误差，很难达到预期的效果。
3.因此，需要一种迷你型低速回流实验风洞，旨在运用最少的花费来弥补传统风洞的不足，确保实验数据的基础上降低成本，并解决传统风洞设备体积庞大带来的空间难以移动的问题，方便易携带，能够很好的用于高校空气动力学方面实验教学。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种迷你型低速回流实验风洞，旨在运用最少的花费来弥补传统风洞的不足，确保实验数据的基础上降低成本，并解决传统风洞设备体积庞大带来的空间难以移动的问题，方便易携带，能够很好的用于高校空气动力学方面实验教学。
5.本实用新型的迷你型低速回流实验风洞，包括沿气流方向设置的依次连通形成环形封闭结构的动力段、回流段、第三拐角段、第一直管段、第四拐角段、稳压段、收缩段、闭口试验段、扩压段、第一拐角段、第二直管段、处于第二直管段和动力段之间的第二拐角段，在所述第一拐角段、第二拐角段、第三拐角段、第四拐角段均设置有导流片，所述的稳压段内设置有蜂窝器和阻尼网，由动力段产生的气流进入回流段依次流经上述各段后由第二拐角段进入动力段与动力段新产生的风能汇合；
6.进一步，所述蜂窝器设置于稳压段的输入端，所述阻尼网设置于稳压段的输出端；
7.进一步，所述收缩段的输入口直径为输出口直径的2倍，沿输入口向输出口平滑内缩形成5次方收缩曲线；
8.进一步，所述试验段的直径与收缩段的输出口直径相同；
9.进一步，所述回流段和扩压段均为沿气流方向横截面逐渐增大的变截面结构；
10.进一步，所述回流段的倾斜度为0.131，所述扩压段的倾斜度为0.134；
11.进一步，所述扩压段输入口开设有多个用于调节压力的调压孔；
12.进一步，所述闭口试验段中设置有安装模型的支架和传感器；
13.进一步，所述闭口试验段上设有用于查看实验段内状况的观察窗；
14.进一步，所述动力段安装有用于提供风力的轴流式风机。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种迷你型低速回流实验风洞，旨在运用最少的花费来弥补传统风洞的不足，确保实验数据的基础上降低成本，减少了微小测量物的误差，并解决传统风洞设备体积庞大带来的空间难以移动的问题，方便易携带，能够很好的用于高校空气动力学方面实验教学。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
17.图1为本实用新型的迷你型低速回流实验风洞立体结构示意图；
18.图2为本实用新型的迷你型低速回流实验风洞的剖面结构示意图；
19.图3为蜂窝器平面结构图；
20.图4为蜂窝器立面图。
具体实施方式
21.图1为本实用新型的迷你型低速回流实验风洞立体结构示意图；图2为本实用新型的迷你型低速回流实验风洞的剖面结构示意图，图3为蜂窝器平面结构图；图4为蜂窝器立面图。如图所示：本实施例的迷你型低速回流实验风洞，包括沿气流方向设置的依次连通形成环形封闭结构的动力段1、回流段6、第三拐角段15、第一直管段16、第四拐角段17、稳压段5、收缩段4、闭口试验段 3、扩压段2、第一拐角段18、第二直管段19、处于第二直管段19和动力段1 之间的第二拐角段20，在所述第一拐角段18、第二拐角段20、第三拐角段15、第四拐角段17均设置有导流片，所述的稳压段5内设置有蜂窝器7和阻尼网8，由动力段1产生的气流进入回流段6依次流经上述各段后由第二拐角段20进入动力段1与动力段1新产生的风能汇合；动力段1主要用于安放风机，为整个系统提供风力；扩压段2是横截面积逐渐扩大的一段管道，其作用是把气流的动能变为压力能；闭口试验段3是风洞安放模型进行实验的地方；收缩段4将从稳定段流过来的气流进行加速；
22.稳压段5的作用在于使紊乱不匀的气流有足够的时间稳定下来，衰减气流中的旋涡，提高气流的方向和速度的均匀性；回流段6用于实验气体回流；蜂窝器 7的作用是将大旋涡变成小旋涡并对气流进行导向；阻尼网8其作用是使气流中的涡流破碎，气流进一步变得均匀稳定。稳压段5内设有合适密度的蜂窝器 7和阻尼网8更好地疏通从动力段1输入的气流，使气流更平稳、均匀，更好模拟自然气流。
23.本实施例中，所述蜂窝器7设置于稳压段5的输入端，所述阻尼网8设置于稳压段5的输出端；蜂窝器7(整流器)是由许多方形、圆形、六角形等截面的小格子组成，形同蜂窝，如图3所示，其材料为sus304或sus430。蜂窝器7 可自行选择理想材料。
24.本实施例中，所述收缩段4的输入口直径为输出口直径的2倍，沿输入口向输出口平滑内缩形成5次方收缩曲线；所述收缩段4使用五次方收缩曲线较之传统双三次、维氏和移轴维氏曲线能使气体更平滑过渡并加速至试验段3，使试验段3得到较高质量气流。
25.本实施例中，所述试验段3的直径与收缩段4的输出口直径相同；收缩段 4的输出口是一段直线型管道。
26.本实施例中，所述回流段6和扩压段2均为沿气流方向横截面逐渐增大的变截面结构；扩散段是横截面积逐渐扩大的一段管道。
27.本实施例中，所述回流段6的倾斜度为0.131，所述扩压段2的倾斜度为 0.134；
28.本实施例中，所述扩压段2输入口开设有多个用于调节压力的调压孔10；调压孔10可调节从试验段3输出的气流气压，减少风能损失，使得实验所测数据更加准确。可采用现有技术中的常规结构，只要能实现调节气流气压的功能即可。
29.本实施例中，所述闭口试验段3中设置有安装模型的支架和传感器；
30.本实施例中，所述闭口试验段3上设有用于查看实验段内状况的观察窗9；观察窗9采用透明的玻璃材质做成，以便于实验时对其进行肉眼观察。
31.本实施例中，所述动力段1安装有用于提供风力的轴流式风机。
32.上述实施例的本实用新型的一种回流式教学用风洞，使用时，整个风洞系统的动力来源于动力段1，动力段1装有轴流式风机，气流经过回流段6后进入第三拐角段15，经第三导流片11的疏导进入第一直管段16，之后气流进入第四拐角段17，经第四导流片12的进一步均匀化后进入稳压段5。稳压段5 输入端设有蜂窝器7，使气流中的大漩涡变成小漩涡。气流离开稳压段5的输出端设有阻尼网8，可以使气流的小漩涡破碎，气流进一步均匀化和稳定化。随后气流进入收缩段4，平滑的收缩曲线可以使气流均匀地实现加速。气流加速完成后，进入试验段3，在试验段3中设有安防模型的支架以及实验所需的不同传感器以测得数据。气流离开试验段3后进入扩压段2，气流的一部分动能转化为压力能，减少动能损失。气流进入第一拐角段18经第一导流片13后进入第二直管段19，随后气流进入第二拐角段20经第二导流片14进入动力段1，剩下的风能与风机新产生的风能汇合，继续完成整个风洞系统的运行。
33.实施例一
34.迷你型低速风洞主要由动力段1，试验段3，稳压段5，收缩段4，回流段 6，扩压段2组成。其中动力段11直径d＝360mm，l＝230mm。与动力段1所连接的扩压段2为类圆台结构，其中大底直径d1＝360mm,小底直径d2＝288mm，斜度为0.131。与扩压段2相连的为闭口试验段33，闭口试验段3直径d＝288mm， l＝181.44mm。并且在闭口试验段3上具有观察其内部状况的玻璃观察窗9，可随时了解实验过程中内被测物体的宏观变化情况。与闭口实验段相连的为收缩段44，其形状与扩压段2略有不同(如图所示)，其大底直径d1＝576mm，d2＝288mm， l＝576mm。与4所连的为稳压段55，其直径d＝576mm，l＝207.36mm。其中回流段 66与扩压段2结构类型相似，d1＝576mm，d2＝360mm，斜度为0.134。风机整体壁厚10mm
35.上述实施例中，所述的直径为外径；除特殊说明外，其各形状形状为圆柱。
36.本实用新型的风洞不同于传统的风洞笨重金属外壳，本风洞通过三维制图软件calia完成风洞的三维建模，运用3d打印技术和复合材料快速制备出相关主体结构，再将各部分连接起来，极大的节省了成本，且组装简单，不受空间限制，可携带运用于教学，极大的提高了风洞的利用价值，极大改善大型风洞测量微小物体时的误差。
37.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。