[发明专利]一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置

说明书

本发明公开了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其包括水洞框架，水洞框架内竖直设置有两块隔板，两块隔板之间活动设置有模型转轴，模型转轴上固定设置有流态观测翼段，流态观测翼段上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔；流态观测翼段的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔；水洞框架上设置有用于调节流态观测翼段迎角的角度调节装置；本方案中的染色液孔，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段的表面流态；多排抽吸孔可以实现每排抽吸孔的抽吸流量独立控制；角度调节装置可以控制流态观测翼段的迎角的变化，可以实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。

技术领域

本发明涉及水洞试验技术领域，特别是涉及一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置。

背景技术

飞行器在飞行过程中，机翼在低雷诺数条件下会出现气动特性恶化的现象，在小迎角范围出现升力系数非线性变化，中到大迎角出现滞回现象，飞行器升阻比明显降低，稳定性和操纵性恶化。大量研究表明，以上现象与机翼在低雷诺数下出现的层流分离泡密不可分。抽吸流动控制是抑制机翼表面层流分离的一种重要手段。在机翼表面固定区域内开孔，通过抽吸作用吸除边界层内部分低能流体，增加流向动量，从而抵抗逆压梯度，抑制层流分离泡。

水洞流态观测试验是为机翼设计提供空气动力学特性数据的重要手段，但是，对于机翼抽吸流动控制，目前还没有成熟可靠的水洞流态观测试验装置。在机翼抽吸流动控制研究中，需要观测机翼在不同迎角条件下，不同弦向位置的抽吸孔以不同流量抽吸时的机翼表面流态，因此，需要设计一套模型迎角可调节，抽吸孔弦向位置可改变，抽吸流量可调节的机翼抽吸流动控制水洞试验系统。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，解决了现有技术中没有成熟可靠的水洞流态观测试验装置，无法满足在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供了一种机翼抽吸流动控制的水洞流态观测试验装置，其包括水洞框架，水洞框架内竖直设置有两块隔板，两块隔板之间设置有模型转轴，模型转轴的两端分别与两块隔板活动连接，模型转轴上固定设置有呈中空结构的流态观测翼段，流态观测翼段的上下表面上均设置有多个与染色液注入系统连通的染色液孔，染色液注入系统设置于水洞框架外部；流态观测翼段的上表面设置有多排与抽吸装置连通的抽吸孔；水洞框架上设置有用于调节流态观测翼段迎角的角度调节装置。

在流态观测翼段上下表面布置染色液孔，染色液孔通过软管和染色液注入系统相连，用于释放染色液，便于试验人员可以直观观察流态观测翼段的机翼表面流态；多排抽吸孔的设置，可以实现抽取机翼表面的低能流体，增加流向动量，从而抵抗逆压梯度，抑制层流分离泡；角度调节装置可以改变流态观测翼段的迎角，实现在不同迎角、不同抽吸位置和不同抽吸流量的条件下，对机翼进行水洞流态观测试验。

进一步地，流态观测翼段的两侧端面均设置有一个与模型转轴固定连接的维形翼段，利用维形翼段隔离水洞框架和隔板附面层对流态观测翼段的影响，提高观测的准确性。

进一步地，两块隔板的外侧端面与水洞框架两侧设置有一段距离，用于隔离水洞框架的附面层，减少附面层对流态观测翼段影响，提高观测的准确性。

进一步地，作为实现对流态观测翼段表面的流体不同抽吸流量的一种具体结构，流态观测翼段的内部设置有与多排抽吸孔连通的集水腔，集水腔内设置有多个相互独立的抽吸槽，每个抽吸槽与一排抽吸孔连通，每个抽吸槽上连通有一根带有节流阀的抽吸管，多根抽吸管的自由端口位于水洞框架外。

进一步地，多根抽吸管的自由端口的竖直高度低于多排抽吸孔的竖直高度。可以通过虹吸原理实现抽吸，不需要其他动力元件实现流态观测翼段表面的抽吸，结构简单，成本低，适用于实验室试验。