一种高温试验器阻尼网设计方法与流程

本申请属于风洞试验技术领域，特别涉及一种高温试验器阻尼网设计方法。

背景技术：

阻尼网作为风洞稳定段或试验器稳定段重要的整流装置，一般安装在蜂窝器之后进一步减小气流的湍流强度。阻尼网属于单层平面丝网，具有柔性大、结构刚性小的特点，在高温试验器试验过程中，阻尼网在温度变化及气动载荷作用下，易发生变形，网丝承受拉应力。

目前，对在温度变化及气动载荷作用下的阻尼网挠度及网丝应力的研究较少，高温试验器阻尼网设计过程中，在根据压力损失选定阻尼网后，只能依靠工程经验进行阻尼网的分块设计。

技术实现要素：

为解决上述问题之一，本申请提出了一种高温试验器阻尼网设计方法，包括：

步骤s1、确定均布在阻尼网网丝上的气动载荷；

步骤s2、将网丝假设成悬索，利用悬索模型中抛物线理论确定第一长度变化；

步骤s3、确定网丝由挠度最大处的张力引起的第二长度变化；

步骤s4、确定网丝由温度变化引起的第三长度变化；

步骤s5、根据所述第一长度变化为所述第二长度变化与所述第三长度变化之和的关系，计算网丝挠度最大处的张力；

步骤s6、确定网丝的最大挠度；

步骤s7、确定网丝的最大张力；

步骤s8、根据步骤s7确定的最大张力计算网丝应力并与网丝许用应力相比，校核网丝强度。

优选的是，所述确定均布在阻尼网网丝上的气动载荷包括：

确定作用在阻尼网上的气动载荷f；

确定单位宽度上的网丝数；

确定均布在阻尼网网丝上的气动载荷。

优选的是，步骤s6之后进一步包括：

步骤s61、检查最大挠度是否超过管径d的3％，在最大挠度超过管径d的3％时，对所述阻尼网进行井字型分块处理；

步骤s62、分块后，重新计算每块阻尼网的最大挠度，保证每块阻尼网的最大挠度不超过管径d的3％。

优选的是，步骤s6中，确定网丝的最大挠度包括：

利用悬索模型中抛物线理论，确定网丝的某一点的挠度与网丝长度及该点位置的关系；

根据网丝在中间位置处的挠度最大，确定网丝的挠度最大值。

优选的是，步骤s2中，第一长度变化为：

其中，q为均布在阻尼网网丝上的气动载荷，l为网丝长度，h为挠度最大处的张力。

优选的是，步骤s3中，第二长度变化为：

其中，s为网丝的截面积，e为弹性模量，l为网丝长度，h为挠度最大处的张力。

优选的是，步骤s4中，第三长度变化为：

δl2＝α×δt×l

其中，α为网丝的线膨胀系数，δt为温度变化，l为网丝长度。

优选的是，步骤s7中，网丝最大张力为：

其中，q为均布在阻尼网网丝上的气动载荷，l为网丝长度，h为挠度最大处的张力。

优选的是，所述高温试验器阻尼网设计方法还包括在步骤s1之前，根据压力损失选择阻尼网，确定阻尼网开孔率。

本申请为高温试验器阻尼网设计提供了一种理论依据，可依据本设计方法进行阻尼网的分块设计，设计出较合理的阻尼网，提高了阻尼网设计的精确性。

附图说明

图1是本申请高温试验器阻尼网设计方法流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请的目的在于提供一种高温试验器阻尼网设计方法，解决高温试验器阻尼网设计过程中，在选定阻尼网后，只能依靠工程经验进行阻尼网的分块设计，没有理论计算方法可使用的问题。

如图1所示，本申请高温试验器阻尼网设计方法，主要包括阻尼网的选择，阻尼网分块设计，以及阻尼网强度校核三方面，其中，阻尼网分块设计及阻尼网强度校核主要包括：

步骤s1、确定均布在阻尼网网丝上的气动载荷；

步骤s2、将网丝假设成悬索，利用悬索模型中抛物线理论确定第一长度变化；

步骤s3、确定网丝由挠度最大处的张力引起的第二长度变化；

步骤s4、确定网丝由温度变化引起的第三长度变化；

步骤s5、根据所述第一长度变化为所述第二长度变化与所述第三长度变化之和的关系，计算网丝挠度最大处的张力；

步骤s6、确定网丝的最大挠度；

步骤s7、确定网丝的最大张力；

步骤s8、根据步骤s7确定的最大张力计算网丝应力并与网丝许用应力相比，校核网丝强度。

高温试验器阻尼网具体设计方法如下：

一、阻尼网选择

根据压力损失选择阻尼网，并确定阻尼网开孔率β。

二、阻尼网分块设计

阻尼网在气动载荷作用下呈球冠形，阻尼网内部网丝之间相互接触，产生接触应力，整张网的整体刚度变大，网丝呈现非线性，采用解析法进行计算，难以估算非线性的影响，因此假设网丝与网丝之间没有相互作用。此外，假设阻尼网不存在加工等原因引起的变形。

在高温试验器中，假设流经阻尼网的气流速度为v0。

当气流流过阻尼网时，作用在阻尼网上的气动载荷为：

其中，k为阻尼网损失系数，ρ为气流密度，a为阻尼网平面面积。

依据作用在阻尼网上的气动载荷计算公式，推导出作用在网丝上的均布载荷计算公式为：

其中，n为1m宽网上的网丝数。

将网丝假设成悬索，利用悬索模型中抛物线理论，网丝由直线变为抛物线，其长度变化δl为：

其中，l为网丝为直线时长度，h为网丝挠度最大处的张力。

试验器在高温下运行，网丝的长度变化不仅由网丝所受张力引起，温度变化也会引起网丝长度变化。

假设由张力引起的长度变化为δl1，为方便计算，认为网丝的长度变化是由挠度最大处的张力h引起的，则由张力引起的长度变化δl1为：

其中，s为网丝的截面积，e为弹性模量。

假设由温度变化引起的长度变化为δl2，则由温度变化引起的长度变化δl2为：

δl2＝α×δt×l(5)

其中，α为线膨胀系数，δt为温度变化，l为网丝长度。

根据网丝长度变化δl为δl1与δl2之和的关系，有公式：

24h³+24h²seαδt＝q²l²se(6)

根据公式(6)可计算出网丝挠度最大处的张力h。

利用悬索模型中抛物线理论，网丝上任意一点的挠度计算公式为：

当时，网丝的挠度最大，挠度最大值为：

根据低速风洞的统计，阻尼网的最大挠度大约为管径d的2％～3％，阻尼网最大挠度不应超管径d的3％，若最大挠度超过管径d的3％，阻尼网需进行井字型分块处理，分块后按上面公式继续计算每块阻尼网的最大挠度，在综合考虑安装及加工工艺等情况下，保证每块阻尼网最大挠度不超过管径d的3％。

三、阻尼网网丝强度校核

利用悬索模型中抛物线理论，网丝上任意一点的张力t为：

当x＝0或x＝l，网丝最大张力tmax为：

求得网丝最大张力tmax后，可以计算出网丝应力其中，s为网丝截面积。

通过比较计算出的网丝应力与网丝许用应力，判断阻尼网网丝强度是否满足要求。

本申请为高温试验器阻尼网设计提供了一种理论依据，可依据本设计方法进行阻尼网的分块设计，设计出较合理的阻尼网，提高了阻尼网设计的精确性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。