[发明专利]一种动边界的产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动边界的产生装置，可使得流体经过不同形态的物体(运动边界)后，可研究其绕流后流动的现象，通过该装置的内(外)边界后产生不同的涡流效果，从而构成不同的绕流场。

背景技术

各种不同形态及其组合的圆柱、矩形柱等绕流运动是经典的流体力学问题。在实际生活中，存在各种各样的绕流装置例如桥墩，飞机机翼，海洋生物等，甚至于海洋石油采集平台的支撑柱和航空母舰等大型物体都离不开绕流运动的范畴。在这些绕流物体中，相对更有研究价值的是那些边界发生变化的绕流，像鱼类等水生动物和拥有翅膀的飞行动物经过了数亿年的进化，通过各种各样残酷的大自然的进化选择，造就了独具特色的水里游动和天空飞行的特殊能力。仿生研究一直都是国内外的研究热点，研制仿生飞行器、机械鸟和机械鱼等等仿生设备一直受到军方的高度重视，具有军事应用背景。

鱼类的游动和鸟类的飞行仅通过躯体的摇摆或者翅膀的挥动就可以实现，其原理在于利用绕流边界的动态变形与周边的流场发生相互作用从而得到催动其运行的动力。随着目前航空，航海以及军事事业的进一步发展，国内外流体力学界正在广泛关注绕流边界的动态变形与周边的流场发生的相互作用。可目前国内外对鱼类、鸟类机动性的研究仍然处于现象观察和定性描述阶段，缺乏定量的实验测量、数值计算和力学机理分析。

发明内容

本发明的目的提供一种可动边界的绕流实验装置，解决现有技术无法使边界发生改变以及无法实现边界变形的控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种动边界的产生装置，用于对不同形状物体进行可动边界的绕流实验，包括安装有不同形状物体的安装设备，其特征在于：在安装设备外套有外边界层，外边界层的两端与安装设备两端外壁密闭贴合，还包括：

气源，一面使负压生成器获得动力；另一方面向外输出气体，该气体依次至少经过调压模块及频率／时间控制模块后经由安装设备输入外边界层，使得外边界层产生变形；

负压生成器，产生负压气体，从而经由频率／时间控制模块及安装设备抽取外边界层内的气体；

调压模块，用于调整流出的气体压力，以控制外边界层的变形幅度；

频率／时间控制模块，按照设定频率将调压模块产生的正压气体及负压生成器产生的负压气体与安装设备来回切换导通，并按照设定时间控制每次导通的时间，从而控制外边界层的变形频率及变形过程中的时间快慢。

优选地，还包括幅度控制模块，用于精确控制流出的气体流量，与所述调压模块共同作用，使得所述外边界层变形幅度的控制更加精确。

优选地，所述幅度控制模块采用高精度的减压阀。

优选地，所述高精度的减压阀为定值器。

优选地，所述负压生成器主要由拉佛尔管构成。

优选地，所述调压模块包括连接有压力标称装置的调压阀。

优选地，所述频率／时间控制模块包括两个电磁阀，所有电磁阀均连接有频率发生器，两个电磁阀的输出端均连接至所述安装设备，两个电磁阀的输入端分别与所述调压模块及所述负压生成器相连，由频率发生器控制两个电磁阀按照设定频率导通或截止，从而控制外边界层的收缩状态，并可以根据设定的频率大小控制外边界层的变形时间长短。

本发明可产生不同形状的可动绕流边界，通过气源和各种控制模块使得边界层发生改变，若在实验过程中不做任何参数更改则可实现各种形状的静态绕流，若使用频率控制模块、时间控制模块和变形大小的控制模块则可实现对边界的变形控制，并且可以通过不同的安装设备实现不同形状的绕流，从而产生动边界绕流。本实验设备在操作上简单易行，拥有良好的重复性，对动边界绕流问题的研究不仅具有很好的贴合性，而且还可以根据具体实验的不同要求做相应的装置处理，从而达到举一反三的效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种动边界的产生装置的系统框图；

图2为本发明中的安装设备示意图；

图3A为图2的A-A向剖视图；

图3B为图2的B-B向剖视图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明提出的动边界的产生装置包括气源、调压模块、边界变形的幅度控制模块、边界变形的频率／时间控制模块、负压生成器以及安装有被研究的不同形状物体的安装设备3。