[实用新型]一种阵列式多功能风洞驱动系统

说明书

本实用新型提出一种阵列式多功能风洞驱动系统，包括控制系统、驱动系统、辅助系统和洞体四部分，通过阵列的形式排列储气罐及喷管，在风洞使用过程中通过部分储气罐工作驱动风洞的气流，同时用小功率空气压缩机对未工作的或已工作结束的储气罐充气，直至满足储气罐内压力要求。此系统可延长暂冲式风洞的单次有效测量时间，提供更多的数据，同时降低使用成本。本风洞中加热冷却系统管路安装在气罐的周围，其管路安装在喷头周围，在同一水平位置的喷头使用同一加热冷却控制器，以维持或改变实验气流温度，本实用新型阵列式排布可满足实验过程中同时改变不同位置流速及射流温度，模拟同一物体在运动过程中的运动规律及物理温差，形成更真实的数据样本。

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，特别涉及一种阵列式多功能风洞驱动系统。

背景技术

风洞是空气动力学的研究工具，是能人工产生和控制气流，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动的设备，其主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。

因风洞的控制性佳，可重复性高，且风洞实验过程中气流对物体的模拟状况(即空气动力学特性)与实际最相仿，故风洞实验在航空航天、汽车制造、土木工程等行业得到广泛运用，譬如结构物的风力荷载和振动、建筑物通风、空气污染、风力发电、环境风场、复杂地形中的流况、防风设施的功效等。这些问题皆可以利用几何相似的原理，将地形、地物以缩尺模型放置于风洞中，再以仪器量测模型所受之风力或风速。风洞实验数据亦可用来验证数值模式，找到较佳的模式参数。

现有风洞实验使用的风洞驱动系统共有两类，一类是由可控电机组和由它带动的风扇或轴流式压缩机组成，此类驱动系统功耗大，效率较低。另一类是用小功率的压气机先将空气增压贮存在贮气罐中，或用真空泵把与风洞出口管道相连的真空罐抽真空，实验时快速开启阀门，使高压空气直接或通过引射器进入洞体或由真空罐将空气吸入洞体，因而有吹气、引射、吸气以及它们相互组合的各种形式的暂冲式风洞。暂冲式风洞一般雷诺数较高，它的工作时间可由几秒到几十秒，多用于跨声速、超声速和高超声速风洞，但是暂冲式风洞工作时间短，只能同时提供一个流速的气流，对测量控制系统的要求较高，从而增加了建造和使用成本，且暂冲式风洞需要对大型压气机不断的启停，启停能耗浪费较大。

现有风洞对汽车行业的模拟主要针对风阻方面，同一时刻只涉及到同一流速的气流，未涉及到温度对汽车行驶过程中的模拟或利用其它方式进行测试，操作过程繁琐，经费耗费较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种阵列式多功能风洞驱动系统。本发明通过阵列的形式排列储气罐，在风洞使用过程中通过阵列中的部分储气罐工作(排气)驱动风洞的气流，同时用小功率的空气压缩机对不工作的或已工作结束的储气罐充气，直至满足储气罐内压力要求。本发明可较大延长暂冲式风洞的单次有效测量时间，提供更多的数据；通过改变驱动系统的阵列排气口的射流位置及速度改变气流方向及在同一时刻为不同位置提供不同流速的气流，更细化的模拟实际气流对制品运动的影响；通过改变阵列中不同位置的射流口温度模拟同一物体在运动过程中的物理温差，形成更真实的数据样本；同时降低建造成本及使用成本。本系统可满足不同测量环境的需求。

本发明一种阵列式多功能风洞驱动系统包括控制系统、驱动系统、辅助系统和洞体四部分。所述的控制系统包括控制主机、人机交互界面、控制执行元件。所述的驱动系统包括阵列的储气罐及真空罐、大小空气压缩机、真空泵、射流板、传感器、拉瓦尔喷管。辅助系统包括加热冷却系统、润滑系统。