一种利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法

摘要

本发明公开了一种利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法，取风洞的一个截面划分为大小相同的正方形连续网格，其中，网格的边长比风场边界层的厚度小；分别测出每个网格中心处的风速作为该网格的平均风速，取其中的最低风速为v

说明书

技术领域

本发明涉及风洞试验技术，具体是一种利用阻尼网来控制风洞中风场均 匀度的方法。

背景技术

风洞是进行空气动力学实验的一项基本设备，为空气动力学的研究试验 提供所需的流场，是近代科学技术，尤其是气动力学、流体力学飞速发展的 产物，风洞的诞生使大量气动实验得以顺利完成。现代人们用先进科技手段 研制的各类风洞在航空航天、火箭导弹、环境污染、汽车工业、教学实验、 建筑桥梁等诸多领域得到了广泛的运用。

尺寸不同、类型各异的风洞在世界各国大规模建设，与之相关的研究一 直是空气动力学研究领域的重要内容。风洞实验的主要任务是正确模拟气流 流过实物的流态并提供精确的实验数据，为进一步改进设计方案以改善被测 物体的空气动力学特性提供可靠的依据。所有风洞试验都要求风洞提供的流 场品质良好，主要指气流参数在时间和空间上的均匀程度能达到实验要求。 风洞的气流特性是评价实验风洞质量的重要指标,气流特性包括风速均匀性 及稳定性,风洞实验段流场速度均匀性良好是保证气动实验正确的先决条件, 其性能的好坏能够影响实验结果的可靠程度,直接关系到空气动力学研究的 成败。

传统的风洞普遍采用扩散段、稳定段、过渡段、收缩段和拐角等设计模 式，通过改变收缩段的长度和收缩比来实现气流的均匀控制，如国外的维也 纳的铁路气候风洞、航天空气动力技术研究院的微型飞行器研究用极低速风 洞、同济大学的桥梁风洞、上海大学低湍流度低速风洞等。上述风洞在湍流 度、雷诺数、功率因数等性能指标上得到了很大程度的提高,但在流场的均匀 性方面只能做近似评估，再根据技术需要做一定经验性的修正，而没有一套 可靠、易行的控制方法。空气动力学实验风洞的流场性能直接影响污染物在 风洞中浓度的分布,实验风洞速度场良好的均匀性稳定性，能够保证在实验 过程中实验条件保持一致，确保实验数据具有代表性，从而使实验工作量大 为减少。试验中如果不能有效控制流场均匀度，将会导致结果失效。因此， 对风洞的流场均匀度进行有效控制显得极为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种利用阻尼 网来控制风洞中风场均匀度的方法，该方法建设成本低，操作高效便捷，为 今后风洞实验的研究以及实验结果的准确性分析提供参考和依据。

本发明通过下述技术方案实现：

一种利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法，取风洞的一个截面划分 为大小相同的正方形连续网格，其中，网格的边长比风场边界层的厚度小； 分别测出每个网格中心处的风速作为该网格的平均风速，取其中的最低风速 为v_min；根据不同规格的阻尼网对风速有不同程度的降低作用，分别设计与网 格大小相同而规格不同的阻尼网，使风通过阻尼网后的风速都降低为 v₀=v_min-1；把各个网格对应的阻尼网依次拼接成为一张阻尼网，则使阻尼网前 不均匀的风速降低为阻尼网后均匀的风速v₀。

上述利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法，具体步骤如下：

（1）、确定所要均匀风场处的边界层厚度，边界层厚度其中v代 表风场的主流速度,X代表测试点与风机之间的距离；

（2）、把阻尼网安装处的风洞截面划分为边长为a的正方形连续网格，其 中a的长度不超过边界层厚度δ；

（3）、测量每个网格中心处处的风速v_ij作为该网格的平均风速,取其中最 小的风速为v_min，定义v₀=v_min-1；

（4、）根据公式计算得出每个网格安装的阻尼网的 规格,其中v_ij为阻尼网前每个网格的平均风速，v₀为阻尼网后的平均风速，l 为阻尼网的孔径，d为阻尼网的丝径；

（5）、把各个网格对应的阻尼网依次组合成一张阻尼网，并把阻尼网安装 在所要均匀风场处，则使阻尼网前不均匀的风速降低为阻尼网后均匀的风速 v₀，达到均匀风场。

本发明以风速均匀性、稳定性为指标，通过调节阻尼网的丝径孔径大小 来有效控制实验风洞流场均匀性的方法，而且该方法建设成本低，操作高效 便捷，提高实验结果的精确性，为今后风洞实验的研究以及实验结果的准确 性分析提供参考和依据。

附图说明

图1是本发明所要均匀风场处的截面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方 式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例

如图1所示。本发明利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法，取风洞 的一个截面划分为大小相同的正方形连续网格，其中，网格的边长比风场边 界层的厚度小；分别测出每个网格中心处的风速作为该网格的平均风速，取 其中的最低风速为v_min；根据不同规格的阻尼网对风速有不同程度的降低作 用，分别设计与网格大小相同而规格不同的阻尼网，使风通过阻尼网后的风 速都降低为v₀=v_min-1；把各个网格对应的阻尼网依次拼接成为一张阻尼网， 则使阻尼网前不均匀的风速降低为阻尼网后均匀的风速v₀。

上述利用阻尼网来控制风洞中风场均匀度的方法，其特征在于具体步骤如 下：

（1）、确定所要均匀风场处的边界层厚度，边界层厚度其中v代 表风场的主流速度,X代表测试点与风机之间的距离；

（2）、把阻尼网安装处的风洞截面划分为边长为a的正方形连续网格，其 中a的长度不超过边界层厚度δ；

（3）、测量每个网格中心处处的风速v_ij作为该网格的平均风速,取其中最 小的风速为v_min，定义v₀＝v_min-1；

（4、）根据公式计算得出每个网格安装的阻尼网的 规格,其中v_ij为阻尼网前每个网格的平均风速，v₀为阻尼网后的平均风速，l 为阻尼网的孔径，d为阻尼网的丝径；

（5）、把各个网格对应的阻尼网依次组合成一张阻尼网，并把阻尼网安装 在所要均匀风场处，则使阻尼网前不均匀的风速降低为阻尼网后均匀的风速 v₀，达到均匀风场。