[实用新型]基于手自动双模式功率匹配回流风洞加热系统

说明书

本实用新型公开了一种基于手自动双模式功率匹配回流风洞加热系统，可以有效解决现有的风洞温度加热慢、加热不精准、加热至目标温度等待时间长等问题，能够在最短的时间内达到实验者设定的温度值，对提高风洞实验效率具有重要意义。使用该系统对回流风洞流道内工质温度进行监测与控制的方法，通过不同加热模块的组合和可调功运行的设计使得同一个热回流风洞的加热性能达到最优，为实验者节约了大量宝贵时间，同时也提高了热风洞加热的安全性。

技术领域

本实用新型属于风洞实验技术领域，具体涉及一种基于手自动双模式功率匹配回流风洞加热系统。

背景技术

风洞(wind tunnel)即风洞实验室，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状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。

风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。这种实验方法，流动条件容易控制。实验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得实验数据。

流体力学方面的风洞实验的主要分类有测力实验、测压实验、传热实验、动态模型实验和流态观测实验等。其中传热实验主要用于研究超声速或高超声速飞行器上的气动加热现象。

如图1所示，普通回流风洞的风洞结构示意图，在风洞的某一位置设置有鼓风机，带动循环气流在环形风洞中流动，在气流稳定的位置进行风洞测试，称之为试验段。

在进行传热实验时，需要对某些工况下实验环境的工质进行升温加热工作，因而就产生了如何快速加热风洞的问题，以及由此衍生出来的排气降温问题。普通回流风洞不具备对风道工质进行加热的功能，因而不能用来做流体工质变温的相关实验。同时，由于回流风洞主要是通过组装在风道里的鼓风机带动气流流动的，因而鼓风机旋转时轴承摩擦产生的热量经常会使得工质温度随着实验的进行逐渐升高起来，这对于需要稳定的环境温度的风洞实验来说极为不利。普通风洞不能对环境温度进行监测与控制直接影响了实验测试数值的精确性。

中国实用新型专利“一种湿度温度可调节的汽车空气动力学风洞”(CN204612889U)，是在本检索过程中与本实用新型最相关的有关回流风洞领域的技术文件。比较对比容易发现与本实用新型的加热及控温方法不同：文献中描述加热方式是通过在回流风洞第一拐角处引入经加热、加湿的外界气流，并通过控制外部气流的流量达到控温的目的。而本专利提案采用电加热方式在回流风洞内部拐角处放置电加热装置对气体进行加热并通过控制加热功率达到控温目的。且本专利提案中所述排气降温方式在文献中未见描述。

中国实用新型专利“调节气流温度的校准风洞”(CN206223399U)，同为对风洞进行加热、控温的实用新型创造。但对比可发现，首先，加热的风洞结构/类型不同，文献所述风洞为校准风洞，包含进气段、加热段、整流段、稳定段、以及收缩段，可归类为一种直流风洞；而本专利提案则针对回流风洞进行加热。然后是加热装置的布置不同，因风洞结构不同，加热装置的布置也有所区别。本专利提案中的风洞不存在独立功能的加热段，而是通过将加热装置安置在回流风洞三、四拐角导流片处实现加热功能。其次，加热功率控制方案不同，文献中提出通过控制电功率的方式控制加热温度，但对控制电功率的实施方案未做描述；本专利提案给出了基于手动和自动双模式功率匹配的控制方法。再有，保温棉布置不同，文献方案在整流段、稳定段、以及收缩段设置保温棉；本专利提案在包括动力段、扩散段、拐角段、稳压段、收缩段等在内的所有风洞外表面设置保温棉。且本专利提案中所述排气降温方式在文献中未见描述。