[实用新型]用于开口回流式气动－声学风洞的低频颤振抑制结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开口回流式气动-声学风洞，特别是涉及这种风洞的低频颤振抑制结构。

背景技术

高速公路、高速轨道交通发展速度日新月异，除汽车之外，其它高速轨道交通工具(如高速列车、磁悬浮列车等)也不断涌现。这样，设计空气动力特性良好的轻量化轿车和高速轨道交通机车车辆，提高高速交通工具的空气动力稳定性，改善它们的动力性和经济性以及驾驶室的内流特性，提高发动机、制动系统的效能，降低空气动力噪声成为这类汽车和高速轨道交通工具的重点研究开发内容。汽车整车风洞试验设备在这些研究工作中起到不可替代的作用。但汽车风洞设计和建设中仍然存在许多技术难点，其中，低频颤振问题直接影响到测试段的气流品质，影响试验件的气动和声学(在声学风洞中)性能测量，使风洞的实验能力受到限制，历来是开口回流式风洞研究领域的世界难题，迄今为止还没有有效的解决方法。

从上世纪70年代以来，人们逐渐认识到汽车风洞中普遍存在着低频颤振现象，即在全尺寸风洞中，声压频谱中低于20Hz的频段内会出现几个明显的共振峰值，而且这些峰值出现的频率和风速相关，最高峰值出现的风速也是不可预测的，其峰值的大小更是难以预测，因而如何降低低频颤振幅值的研究在汽车风洞的设计过程中也逐渐成为必需的科研攻关项目之一。国外的风洞建设经验表明，如果不能有效抑制低频颤振现象，不仅会给相关的风洞实验带来严重的影响，甚至有可能破坏风洞本身的结构。由于人们对产生这样的颤振机理不是很清楚，因而出现了各式各样的控制方法，然而不同的控制方法对于不同的风洞来讲效果也不尽相同，同时也各有其优缺点，但普遍存在的问题有以下几种：

1)抑制低频颤振幅值的同时引起了高频段噪声的增加；

2)改善声学场的同时引起了流场轴向压力分布不均匀，导致流场品质和风洞效率的降低。

所以，目前还需要不断试验开发新型控制装置来抑制低频颤振幅值，同时还要尽可能避免或减少上述负面影响，这样才能在汽车风洞中获得良好的实验环境。

沿着顺流的方向，开口回流式低速风洞依次由风机、风机扩散段、第三拐角、换热器、第四拐角、蜂窝器、阻尼网、收缩段、喷口、射流段、收集口、扩散段、第一拐角、第一过渡段、第二拐角及风机进风段组成。图1、图2和图3示出了驻室与风机进风段之间的一段回流管道，其中喷口1、射流段2和收集口3均包含于风洞驻室8内，而扩散段4、第一拐角5、第一过渡段6和第二拐角7构成了风洞的回流管道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种开口回流式气动-声学风洞的低频颤振抑制结构，它不仅能有效抑制风洞中存在的低频颤振现象，同时也能改善风洞中流场的轴向压力梯度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种用于开口回流式气动-声学风洞的低频颤振抑制结构，所述风洞包括驻室和由扩散段、第一拐角、第一过渡段、第二拐角、风机及进出风段、第三、四拐角、第二过渡段、收缩段构成的回流管道，所述由扩散段、第一拐角、第一过渡段和第二拐角构成的回流管道的上方设有吸振腔，所述吸振腔与回流管道之间至少设有一个通风孔。

优选地，所述通风孔位于扩散段与吸振腔之间。

优选地，所述通风孔位于第二拐角与吸振腔之间。

本实用新型从研究驻室内发生低频颤振现象的诱导因素出发，在回流管道上方增加吸振腔结构，并在回流管道和吸振腔之间开孔，从而吸收了某些频段的低频颤振能量，也改变了管道中的共振声模态，进而降低了低频颤振，改善试验段流场和声场的试验测量环境。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为原有风洞结构的俯视图(剖视)。

图2为原有风洞结构的主视图。

图3为原有风洞结构的右视图。

图4为本实用新型采用吸振腔后风洞结构的俯视图(剖视)。

图5为本实用新型采用吸振腔后风洞结构的主视图。

图6为本实用新型采用吸振腔后风洞结构的右视图。

图7为原有结构时标准测点处不同风速下压力脉动系数的变化情况。

图8为采用本实用新型的结构后的压力脉动系数图。

图9为采用本实用新型的另一种结构后的压力脉动系数图。

图中标号：1为喷口，2为射流段，3为收集口，4为扩散段，5为第一拐角，6为第一过渡段，7为第二拐角，8为驻室，9为扩散段与吸振腔之间的通风孔，10为第二拐角与吸振腔之间的通风孔，11为吸振腔。

具体实施方式