[发明专利]风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法

说明书

本申请提供了一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法，属于实验空气动力学领域。风洞流场噪声评估的实验装置包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段。入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，实验段与扩压段的一端连接，扩压段的另一端用于连接真空罐。稳定段内可拆卸地安装有控制组件，控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件。实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，第一测量探针安装于稳定段内并用于测量稳定段的出口处的噪声；第二测量探针安装于实验段内部并用于测量喷管段的出口处的噪声。

技术领域

本申请涉及实验空气动力学领域，具体而言，涉及一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法。

背景技术

风洞是飞行器等开展地面模拟实验的主要设备，风洞中获得的飞行器模型气动数据，是下一步开展真实飞行器飞行试验的依据和基础。因此，风洞流场品质越优良，其获得的实验结果与真实飞行试验越接近，能够更加准确发现并解决飞行器设计中存在的问题，极大提高飞行器设计的效率和飞行试验的成功率。

近年来，在研制发展迅速的高超声速飞行器中发现，地面风洞实验与真实飞行试验存在较大差别，依据地面风洞实验结果开展飞行试验，导致许多飞行试验失败。究其原因主要是超声速/高超声速风洞流场噪声对实验结果产生的影响。

发明内容

本申请实施例提供了一种风洞流场噪声评估的实验装置及评估方法，旨在分析风洞流场噪声的来源及贡献，减少噪声对风洞实验结果的影响。

第一方面，本申请的实施例提供一种风洞流场噪声评估的实验装置，其包括依次连通的入口阀门、稳定段、喷管段、实验段以及扩压段。入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，实验段与扩压段的一端连接，扩压段的另一端用于连接真空罐。稳定段内可拆卸地安装有控制组件，控制组件包括用于降低流场噪声的第一控制件或用于增加流场噪声的第二控制件。实验装置还包括第一测量探针和第二测量探针，第一测量探针安装于稳定段内且靠近稳定段的出口的位置，第一测量探针用于测量稳定段的出口处的噪声；第二测量探针安装于实验段内部且靠近喷管段的出口的位置，第二测量探针用于测量喷管段的出口处的噪声。

在本申请的风洞流场噪声评估的实验装置，入口阀门与稳定段可拆卸连接，稳定段与喷管段可拆卸连接，喷管段的一端伸入到实验段内部且与实验段可拆卸连接，则可方便替换喷管段和安装控制组件，将第一控制件或第二控制件安装在稳定段内，通过第一测量探针测量稳定段出口处的噪声，通过第二测量探针测量喷管段出口处的噪声，从而评估稳定段对噪声的贡献。通过替换不同的喷管段，通过第二测量探针测量喷管段出口处的噪声，结合第一测量探针测量到的稳定段的噪声情况，可以评估喷管段对噪声的贡献。通过评估风洞的稳定段及喷管段各自对总噪声的贡献，分析风洞流场噪声的来源及贡献，从而减少流场噪声对实验结果的影响。

在一种可能的实施方案中，第一控制件的周缘能够相对稳定段内部滑动并抵持于稳定段的内壁，第二控制件的周缘能够相对稳定段内部滑动并抵持于稳定段的内壁，第一控制件和第二控制件均被配置成能够通过从入口阀门进入到稳定段内的气流。由于第一控制件和第二控制件均能够相对稳定段内部滑动，则第一控制件和第二控制件通过滑动的方式即可安装进稳定段内并固定起来，方便操作。

在一种可能的实施方案中，第一控制件具有阵列设置的第一通孔，第一通孔的孔径为1μm～2mm。第一通孔的孔径较小，气流在稳定段内经过第一控制件时，相较于稳定段内不安装第一控制件的情况，第一控制件使得流体流速减慢，使流动更平稳，从而起到降噪的作用。

在一种可能的实施方案中，第二控制件具有阵列设置的第二通孔，第二通孔的孔径大于10mm，相邻的两个第二通孔之间的连接部的尺寸大于5mm。第二控制件的孔径较大，气流通过第二控制件的流量不受影响，且两个相邻的第二通孔之间的连接部的尺寸大于5mm，第二控制件会扰乱气流流动，从而达到增加噪声的作用。