本發明專利技術公開了一種用拉法爾管均勻風洞風場的方法，包括如下步驟：（1）將網格的邊界層的厚度δ均分為n+1等分，并且將風洞橫截面進行邊長為a的網格劃分，同時依據邊界層厚度δ確定邊界層網格與非邊界層網格，使用風速儀測出每一個網格中心點的風速vij；（2）將包圍非邊界層的網格確定為第一風速圈，包圍第一風速圈為第二風速圈，依次類推得包圍第k-1風速圈的為第k風速圈；（3）設第k風速圈的平均風速為從而有（4）將設計好的拉法爾管安裝在相應的網格內。本方法簡單快捷，建設成本低，創新性強，能有效提高風洞實驗結果的精確性，為今后相關風洞實驗精確性提供重要的參考和依據。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空氣動カ技木，尤其涉及。
技術介紹
當今這個高速發展的社會，科學技術作為第一生產カ越來越受重視，日新月異的各項技術都有了全面高速的發展。而空氣動力學作為ー門與人類息息相關的學科，其研究對試驗指導具有非常重大的意義。要進行空氣動力學的研究，就需要用風洞平臺模擬大氣環境，風洞作為空氣動力學實驗的ー項基本設備，為空氣動力學的研究試驗提供所需的流場，是近代科學技術，尤其是氣動力學、流體力學飛速發展的產物，風洞的誕生使大量氣動實驗得以順利完成。現代人們用先進科技手段研制的各類風洞在航空航天、火箭導彈、環境污染、汽車エ業、教學實驗、建筑橋梁等諸多領域得到了廣泛的運用。為了滿足科學領域研制的需求，尺寸不同、類型各異的風洞開始在世界各國大規模建設。風洞實驗的主要任務就是正確模擬氣流流過實物的流態并提供精確的實驗數據，為進ー步改進設計方案以及改善被測物體的空氣動力學特性提供可靠的依據。所有風洞試驗都要求風洞提供的流場品質良好，主要指氣流參數在時間和空間上的均勻程度能達到實驗要求。風洞的氣流特性是評價實驗風洞質量的重要指標，氣流特性包括風速均勻性及穩定性，風洞實驗段流場速度均勻性良好是保證氣動實驗正確的先決條件，其性能的好壞能夠影響實驗結果的可靠程度，直接關系到空氣動力學研究的成敗。傳統的風洞普遍采用擴散段、穩定段、過渡段、收縮段和拐角等設計模式，通過改變收縮段的長度和收縮比來實現氣流的均勻控制，如國外的維也納的鉄路氣候風洞、航天空氣動カ技術研究院的微型飛行器研究用極低速風洞、上海大學低湍流度低速風洞、同濟大學的橋梁風洞等。上述風洞在湍流度、雷諾數、功率因數等性能指標上得到了很大程度的提高，但在流場的均勻性方面只能做近似評估，再根據技術需要做一定經驗性的修正，缺少ー套可靠、易行的控制方法。而實驗風洞速度場良好的均勻性穩定性，能夠保證在實驗過程中實驗條件保持一致，確保實驗數據的正確性，從而大大減小實驗工作量。所以，ー套系統、可靠的控制方法對實驗的成功有著重要意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于為了改善風洞內的氣流特性，以便更好地對實驗進行改進以滿足技術需求，提供。本專利技術通過下述技術方案實現，包括如下步驟(I)將網格的邊界層的厚度5均分為n+l等分，并且將風洞橫截面進行邊長為a的網格劃分，同時依據邊界層厚度S確定邊界層網格與非邊界層網格，使用風速儀測出每一個網格中心點的風速Vu ；(2)將包圍非邊界層的網格確定為第一風速圈，包圍第一風速圈為第二風速圈，依次類推得包圍第k-1風速圈的為第k風速圈；(3)設第k風速圈的平均風速為；I，從而有‘=第k風速圈上所有網格的風速之和/第k風速圈上的網格數；(4)設計拉法爾管，拉法爾管包括穩定段U、收縮段L1、喉部Dra、擴張段L2 ；喉部的直徑Dra設計將風洞內的主流速度定為基準速度U，在低風速下，有第k風速圈的拉法爾管的喉部直徑Drak,其中/^* =2*〗ゲ* 7)/レ*ひ)穩定段設計第k風速圈的穩定段Ltjk=IOXDra ；收縮段和擴張段角度設計收縮段的錐頂角在30° 60°之間，擴張段的錐頂角采用4° 6° ;在低風速下，取收縮段a =30°，擴張段￠=5° ; 收縮段和擴張段長度設計收縮段和擴張段的長度計算公式L1= (D0-Dcr)/2Xctg ( a/2)L2= (D2-Dcr)/2Xctg ( ￠/2)a=Dn ；D2 =1.7* -*-* Derk 4其中，DO為拉法爾管的入口直徑，D2為拉法爾管的出ロ直徑；收縮比在低風速下，拉法爾管的穩定段和收縮段相當于普通的收縮噴管，所以計算收縮比C=a/Dcr，若C>=4則該網格不裝收縮噴管；喉部設計拉法爾管的噴管流道斷面形狀為圓形，同時對于收縮段和擴張段均采用錐形噴管，喉部曲率半徑等于或大于喉部半徑Dcr ；(5)按以上步驟設計好每個風速圈所需的拉法爾管的各項參數，將拉法爾管安裝在相應的網格內，安裝時，各風速圈的拉法爾管的穩定段入口處于同一平面。所述步驟(I)中n= [ 5 /v], [ 6 /v]表示不超過6 /v的最大整數，a= 6 / (n+1)。與現有技術相比，本專利技術優點及效果在于故為了改善風洞內的氣流特性，以便更好地對實驗進行改進以滿足技術需求,本專利技術提出了一種以風速均勻性、穩定性為指標，通過在風洞內劃分不同的風速區，并根據不同風速區的風速配以不同規格的拉法爾管的方法，使出口處氣流風速基本一致且擴散均勻，從而達到高效控制風洞內風場均勻性的目的。本方法簡單快捷，建設成本低，創新性強，能有效提聞風洞實驗結果的精確性，為今后相關風洞實驗精確性提供重要的參考和依據。附圖說明圖I為本專利技術風洞橫截面處網格的劃分圖；圖2為本專利技術拉法爾管結構示意圖；圖3為錐形噴管結構示意圖；圖4風洞內拉法爾管的排布示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進ー步具體詳細描述。實施例如圖I所示，在實驗段前取風洞11的ー個截面，在此截面處按照邊界I的厚度S依次將邊界層I均分為n+1段。然后將整個風洞11截面劃分為大小相同的正方形連續網格，其中網格的邊長為a= S / (n+1)。如圖2所示，根據離邊界層I相同距離處風速相同且不同規格的拉法爾管2對風速有不同程度的加速作用，可分別設計與網格大小相同的進風ロ而其他參數不同的拉法爾管。非邊界層不加拉法爾管，收縮比大于或等于4的地方也不加拉法爾管這樣就可以使風通過拉法爾管后的風速都達到主流速度V達到均勻風洞11風場的目的。以下結合圖I 圖4具體說明，本專利技術用拉法爾管均勻風洞風場的方法步驟·(I)將網格的邊界層I的厚度S均分為n+1等分，并且將風洞11橫截面進行邊長為a的網格劃分，同時依據邊界層I厚度8確定邊界層網格與非邊界層網格，使用風速儀測出姆一個網格中心點的風速Vij ；n=[ 8 /v], [ 6 /v]表示不超過S /v的最大整數，a= 8 /(n+1)；(2)將緊密包圍非邊界層的網格確定為第一風速圈1-1，包圍第一風速圈1-1的為第二風速圈1-2，依次類推得包圍第k-1風速圈的為第k風速圈；(3)設第k風速圈的平均風速力u從而有‘=第k風速圈上所有網格的風速之和/第k風速圈上的網格數；(4)拉法爾管的設計圖如圖2所示，拉法爾管2包括穩定段2-1 (L。)、收縮段2_2(L1X喉部 2-3 (Der)、擴張段 2-4 (L2)；喉部2-3的直徑D。,設計將風洞11內的主流速度定為基準速度U，在低風速下，有第k風速圈的拉法爾管2的喉部2-3直徑Drak，其中Da* ニ 2 * 'I (a2 * W2)/(jt* び)穩定段2-1設計第k風速圈的穩定段Ltjk=IOXDra ；收縮段2-2和擴張段2-4角度設計收縮段2_2的錐頂角在30° 60°之間，擴張段2-4的錐頂角采用4° 6° ;在低風速下，取收縮段2-2 a =30°，擴張段2-4 0=5°。收縮段2-2和擴張段2-4長度設計收縮段2_2和擴張段2_4的長度計算公式L1 = (D0-Dcr) /2 X ctg ( a /2)L2= (D2-Dcr) /2X ctg (￠/2)a=D。；D〕— 1.7^Dcrkr 4其中，DO為拉法爾管2的入口直徑，D2為拉法爾管2的出ロ直徑；收縮比在低風速下，拉法爾管2的穩本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用拉法爾管均勻風洞風場的方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將網格的邊界層的厚度δ均分為n+1等分，并且將風洞橫截面進行邊長為a的網格劃分，同時依據邊界層厚度δ確定邊界層網格與非邊界層網格，使用風速儀測出每一個網格中心點的風速vij；（2）將包圍非邊界層的網格確定為第一風速圈，包圍第一風速圈為第二風速圈，依次類推得包圍第k？1風速圈的為第k風速圈；（3）設第k風速圈的平均風速為從而有（4）設計拉法爾管，拉法爾管包括穩定段L0、收縮段L1、喉部Dcr、擴張段L2；喉部的直徑Dcr設計：將風洞內的主流速度定為基準速度U，在低風速下，有第k風速圈的拉法爾管的喉部直徑Dcrk，其中穩定段設計：第k風速圈的穩定段Lok=10×Dcr；收縮段和擴張段角度設計：收縮段的錐頂角在30°～60°之間，擴張段的錐頂角采用4°～6°；在低風速下，取收縮段α=30°，擴張段β=5°；收縮段和擴張段長度設計：收縮段和擴張段的長度計算公式：L1＝（D0？Dcr）/2×ctg（α/2）L2=（D2？Dcr）/2×ctg（β/2）a=D0；D2=1.7*π*14*Dcrk2其中，D0為拉法爾管的入口直徑，D2為拉法爾管出口直徑；收縮比：在低風速下，拉法爾管的穩定段和收縮段相當于普通的收縮噴管；喉部設計：拉法爾管的噴管流道斷面形狀為圓形，同時對于收縮段和擴張段均采用錐形噴管，喉部曲率半徑等于或大于喉部半徑Dcr；（5）按以上步驟設計好每個風速圈所需的拉法爾管的各項參數，將拉法 爾管安裝在相應的網格內，安裝時，各風速圈的拉法爾管的穩定段入口處于同一平面。FDA00002076349200011.jpg,FDA00002076349200012.jpg,FDA00002076349200013.jpg,FDA00002076349200014.jpg...
【技術特征摘要】
1.一種用拉法爾管均勻風洞風場的方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將網格的邊界層的厚度8均分為n+1等分，并且將風洞橫截面進行邊長為a的網格劃分，同時依據邊界層厚度S確定邊界層網格與非邊界層網格，使用風速儀測出每ー個網格中心點的風速vu ； (2)將包圍非邊界層的網格確定為第一風速圈，包圍第一風速圈為第二風速圈，依次類推得包圍第k-1風速圈的為第k風速圈； (3)設第k風速圈的平均風速為5，從而有G=第k風速圈上所有網格的風速之和/第k風速圈上的網格數； (4)設計拉法爾管，拉法爾管包括穩定段U、收縮段L1、喉部Dra、擴張段L2； 喉部的直徑Dra設計將風洞內的主流速度定為基準速度U，在低風速下，有第k風速圈的拉法爾管的喉部直徑Drak,其中= 2 * * W7) /(^*U) 穩定段設計第k風速圈的穩定段Ltjk=IOXDra ； 收縮段和擴張段角度設計收縮段的錐頂角在30° 60°之間，擴張段的錐頂角采用4° 6...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳冠宇，王澤信，劉剛，李恒真，洪良，郭思華，郭昌軍，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：
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