[发明专利]一种钝体绕流实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钝体绕流实验装置，属于流体力学、流体工程领域。

背景技术

自由来流中的钝体绕流问题是流体力学中的经典问题，其包含了如旋涡脱落、尾迹干涉以及能量交换等复杂现象，并广泛存在于旋转机械、高层建筑以及冷却系统装置中，对其内部流动机理的研究可为许多工程应用提供理论支撑。

目前对钝体尾迹流动的研究主要集中于数值模拟，及开展了大量单个钝体绕流的实验测量。陈启刚(《一种柱体绕流粒子图像测速实验装置及测量方法》)，提出了在可动明渠中将柱体、测量设备同时固定在旋转平台上，再辅以支撑平台，以不同角度转动平台改变测量位置，实现对单柱体尾迹全流域的测量；王伟(《一种用于研究流体流动状态的流道模块以及研究装置》)，提出了以流道模块组成的箱体结构，该流道模块意在快速更换多种特定流道板，实现在同一装置上研究复杂流体在拉伸和剪切组合流场中的流变行为；顾志福(《三圆柱绕流的实验研究》)，在风洞测压实验中将实验模型安装在转盘上，旋转转盘，以研究不同风向角改变而出现的不同干扰机理合流动类型。由上可知，在进行钝体绕流的实验中，开展了大量基于以圆柱为基本模型的研究，且以固定间距下的实验测量居多，对变间距下的实验测量，装置复杂，成本较高，普适性不强。本文提出的创新结构可改变钝体的安装位置，实现多钝体不同组合方式下的实验测量，简单高效，具有很强的普适性。

发明内容

为了满足开展钝体绕流研究的需求，本文以实验所需钝体组合方式，提出这种钝体绕流实验装置，适用于光学测量仪器对钝体绕流流场的精确测量或可视化实验，该实验装置包括水洞试验段、进口法兰、出口法兰、前侧板、后侧板、钝体和定位销。钝体安装于后侧板不同位置，形成单钝体、多钝体绕流试验装置；对于多钝体绕流，调节钝体之间的相对位置，以实现多钝体串列、并列、错列等不同组合方式下的实验。

进一步地，后侧板表面设有安装孔，安装孔布置及穿孔个数依据实验所需组合方式定；钝体形状和数量依据实验方案定，可为平板、圆柱、方柱或者其他各种钝体结构，钝体与后侧板联接面布置有2～4个定位孔，以与后侧板定位联接；定位销为实心圆柱体，其直径在满足实验强度条件下尽可能小，以使得与其过渡配合的后侧板表面上安装孔最大程度减小对流场的影响。

后侧板表面上加工安装孔，给定定位坐标后，需一次加工成形，后侧板以透明有机玻璃或金属材质制作，前侧板以透明有机玻璃制作，以进行光学测量；加工钝体表面定位孔时也需一次定位加工完成，钝体以透明有机玻璃或金属材质制作；定位销表面光滑，以金属材质制作；安装孔、定位孔与定位销形成过渡配合。

进口法兰和出口法兰分别位于水洞试验段两侧；前侧板、后侧板位于水洞试验段内；钝体安装于后侧板表面上，位于前侧板和后侧板之间。

本发明优点：本发明的实验装置，可形成单钝体、多钝体绕流实验装置，针对多钝体绕流，可通过调节钝体间相对位置，从而实现多钝体串列、并列、错列等组合方式的实验，满足了对钝体绕流研究的需求，具有很强的普适性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明

图1是本发明钝体与后侧板二维结构图。

图2是本发明钝体与后侧板局部剖视图。

图3是本发明安装孔布置示意图。

图4是本发明钝体形状示意图(平板、圆柱)。

图5是本发明钝体串、并列布置示意图。

图6是本发明在水洞试验段上组装图。

水洞试验段1 进口法兰11 出口法兰12 前侧板2 后侧板3 安装孔31 钝体4 定位孔41 定位销5

具体实施方式

如图1所示，一种钝体绕流的实验装置，包括水洞试验段1、进口法兰11、出口法兰12、前侧板2、后侧板3、钝体4和定位销5，通过安装孔31、定位孔41与定位销5形成的过渡配合，使得钝体4与后侧板3定位联接。进口法兰11和出口法兰12分别位于水洞试验段1两侧，前侧板2、后侧板3与水洞试验段1配合安装，依据实验方案，钝体4安装于后侧板3表面上，钝体4展向宽度H使得钝体另一面与前侧板2刚好接触，前侧板2与后侧板3将钝体4压紧于流场中。实验时，流体从进口法兰11流入水洞试验段1，从出口法兰12流出，钝体4安装于后侧板3表面不同位置，形成单钝体、多钝体绕流实验装置，对于多钝体绕流，调节钝体4间横向间距L、纵向间距T，实现多钝体串列、并列、错列等组合方式，分别如图5(a)、(b)及图1所示，从而开展对多钝体绕流流场的精确测量或可视化实验。