[发明专利]一种压差可调的双通道装置

说明书

一种压差可调的双通道装置，涉及水洞或风洞双通道装置。设有前置腔室、后置腔室、隔板、层板模型、法兰盘和可调泄压孔；所述前置腔室设有扩张段和收缩段，扩张段设在收缩段上，扩张段与收缩段之间设有层板模型，所述后置腔室设有卡槽，前置腔室与后置腔室之间由法兰盘连接。可实现各类水洞或风洞需要双通道的流体力学实验，用精巧的细节设计、简便易安装的装置，将单通道来流改为双通道稳定来流，以此来提供实验模型两侧所需的压差，同时还实现了实验模型背部压力的调整，解决了以往单通道实验的不方便之处。

技术领域

本发明涉及水洞或风洞双通道装置，尤其是涉及一种压差可调的双通道装置。

背景技术

水洞是水动力学实验的一种设备，可用来研究边界层、尾流、湍流、空化、水弹性等现象，以及水流与试验物体之间的作用力。水洞是一个流速和压力可以分别控制的水循环系统([1]张岩,汪家道,陈大融.小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟[J].润滑与密封,2012,37(06):9-14.)。水洞的试验段截面有圆形的，方形的，也有矩形的。水洞的上、下、前、后都有观察窗。同拖曳水池正好相反，在水洞中移动的不是试验物体，而是可控水流。水洞的运转性能类似亚声速风洞，只是试验介质不同。水洞有压力调节系统，上游顶部的密闭箱中有自由水面，水面上有空气，与真空泵连接。抽出空气时，可以降低试验段中的压强，也可以增加试验段中的压强。水洞的控制系统调控水流速度和压力，并且调控测试系统和数据处理系统等。风洞种类繁多，分类方法也各异。若以实验段气流速度大小来区分，可以分为低速、高速和高超声速风洞。其中低速风洞基本上有两种形式，直流式与回流式。低速风洞试验段又分开口和闭口两种形式，截面形状各异，试验段长度视风洞类别和实验对象而定，也有双实验段风洞，甚至三实验段风洞([2]https://www.grc.nasa.gov[OL].Pages of drag measurement and force balance)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压差可调的双通道装置。

本发明设有前置腔室、后置腔室、隔板、层板模型、法兰盘和可调泄压孔；所述前置腔室设有扩张段和收缩段，扩张段设置在收缩段上方，扩张段与收缩段之间设有层板模型，所述后置腔室设有卡槽，前置腔室与后置腔室之间由法兰盘连接。

所述扩张段的背面可为密封或设有固定泄压孔。

所述卡槽可设在后置腔室的侧面，在卡槽侧面可设有3个可调泄压孔，大小可调。

所述扩张段可采用单双三次曲线，扩张段主要用于减小来流速度，并且提高上半部分来流压力，上半部分流体静压要尽可能的高，所以扩张段背面是密封的，也可以根据需要开泄压孔，所以，扩张段内的流体流动速度相对于收缩段极其缓慢。扩张段的扩张曲线的作用相对收缩段的收缩曲线不是很突出，这也是为什么只用单双三次曲线的原因。扩张段性能的优劣主要取决于两个方面：一是扩张比，二是扩张曲线。扩张段入口高度根据需要确定，扩张段出口高度由实验模型确定，双三次曲线公式则由入口高度及出口高度确定，扩张段的长度不宜过长，以降低造价和减小出口附近边界层厚度。

前置腔室收缩段性能的优劣主要取决于收缩比和收缩曲线。收缩段主要作用是尽可能提高下半部分来流速度，减小来流静压。收缩段背面是连通的，相对于扩张段，收缩曲线的要求也更高，收缩段考虑到模型的安装以及流速和静压的要求采用对称双三次曲线，扩张曲线与收缩曲线之间的距离即为层板厚度。入口和出口高度分别为R₁、R₂，收缩曲线上的点距中轴线的距离为R，收缩段长度为L，具体公式为：

采用对称双三次曲线的优点在于：首先，这样的设计能够使收缩段流体不发生分离，尤其是在进口和出口附近；其次，出口流场均匀平行，稳定；最后，能够最大程度的利用来流的能量，总压损失小，压力势能转化为动力势能的效率很高。