本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞的氣道結(jié)構(gòu)，具體涉及一種風(fēng)洞收集口。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞是用于進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)、環(huán)境、聲學(xué)等特殊試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備。風(fēng)洞分為閉口風(fēng)洞和開(kāi)口風(fēng)洞，閉口風(fēng)洞指噴口與試驗(yàn)段橫截面大小一致的風(fēng)洞，而開(kāi)口風(fēng)洞試驗(yàn)段橫截面尺寸大于噴口尺寸。低速開(kāi)口回流風(fēng)洞普遍應(yīng)用于汽車、軌道列車等行業(yè)，在這類交通工具的研究和開(kāi)發(fā)中起到至關(guān)重要的作用。

開(kāi)口回流風(fēng)洞的設(shè)計(jì)建造和運(yùn)行仍存在許多技術(shù)難點(diǎn)，例如在一定條件下發(fā)生的低頻顫振問(wèn)題，其發(fā)生頻率與風(fēng)洞的氣道尺寸相關(guān)。在汽車全尺寸回流風(fēng)洞中，低頻顫振主要發(fā)生的頻率范圍在20Hz以下，這是由于風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的聲振頻率與從風(fēng)洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率一致時(shí)發(fā)生共振，或者流場(chǎng)內(nèi)部的耦合因素互相作用引起的。

低頻顫振現(xiàn)象主要有以下危害：1)壓力、速度的低頻脈動(dòng)對(duì)試驗(yàn)測(cè)量的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩產(chǎn)生不穩(wěn)定、不確定分量，影響試驗(yàn)精度；2)壓力、速度的低頻脈動(dòng)會(huì)影響風(fēng)洞的背景噪音，同時(shí)對(duì)噪聲等級(jí)產(chǎn)生不穩(wěn)定、不確定分量，影響試驗(yàn)精度；3)產(chǎn)生洞體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈振動(dòng)。

為了獲得穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境，提高試驗(yàn)精度，低頻顫振的抑制非常重要。

現(xiàn)有的抑制低頻顫振的方法主要有：在風(fēng)洞噴口設(shè)置渦流發(fā)生器；在收集口至擴(kuò)散段的洞壁上設(shè)置減振孔；在收集口附近設(shè)置減振環(huán)等。

現(xiàn)有的開(kāi)口回流風(fēng)洞低頻顫振抑制方法有自身的缺點(diǎn)。

例如，在風(fēng)洞噴口設(shè)置渦流發(fā)生器的方法容易產(chǎn)生高頻噪聲，并引起流場(chǎng)的附加擾動(dòng)，影響試驗(yàn)段的氣流品質(zhì)；減振孔和減振環(huán)需要設(shè)置在壓力脈動(dòng)幅值最大的位置，而對(duì)于不同的試驗(yàn)風(fēng)速和不同的倍頻，其相應(yīng)的波長(zhǎng)不同，因此減振孔和減振環(huán)不能在整個(gè)風(fēng)速范圍內(nèi)起到良好的抑制作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種風(fēng)洞收集口，可有效抑制風(fēng)洞收集口處產(chǎn)生的低頻顫振現(xiàn)象，并且可根據(jù)實(shí)時(shí)反饋來(lái)調(diào)整收集口的配合特征，在整個(gè)風(fēng)速范圍內(nèi)均能對(duì)低頻顫振起到良好的抑制作用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案：

一種風(fēng)洞收集口，包括上導(dǎo)流板、固定穿孔導(dǎo)流板、可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器；所述固定穿孔導(dǎo)流板的數(shù)量為兩個(gè)且分別與上導(dǎo)流板的下端兩側(cè)連接，所述可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板的形狀和尺寸均與固定穿孔導(dǎo)流板的外側(cè)面相配合，所述固定穿孔導(dǎo)流板的平直部位設(shè)置有呈行列狀陣列的第一通孔，所述可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板的平直部位設(shè)置有與第一通孔位置相應(yīng)且大小相同的第二通孔，所述固定穿孔導(dǎo)流板外側(cè)設(shè)置有豎直狀的滑軌，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板沿滑軌上下移動(dòng)，所述滑軌上設(shè)置有位移傳感器，所述控制器與位移傳感器以及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電性連接。

進(jìn)一步的，所述上導(dǎo)流板的前緣為弧形構(gòu)造，所述兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板的前緣均為弧形結(jié)構(gòu)；所述上導(dǎo)流板的弧形構(gòu)造的半徑與兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板的弧形結(jié)構(gòu)的半徑相等。

進(jìn)一步的，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與固定穿孔導(dǎo)流板外側(cè)面連接，所述兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板上的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同步動(dòng)作。

本發(fā)明的有益效果為：一種風(fēng)洞收集口，通過(guò)固定穿孔導(dǎo)流板上的第一通孔與可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板上的第二通孔相配合，可有效抑制開(kāi)口回流風(fēng)洞的低頻顫振現(xiàn)象，并且可根據(jù)實(shí)時(shí)反饋來(lái)調(diào)整可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板的位置，由此改變收集口導(dǎo)流板的等效穿孔率，改變風(fēng)洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率，保證收集口在整個(gè)風(fēng)速范圍內(nèi)均能有效抑制低頻顫振，改善了駐室中的氣流穩(wěn)定性，提高了試驗(yàn)精度，并避免產(chǎn)生共振。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種風(fēng)洞收集口的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種風(fēng)洞收集口的A向視角結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種風(fēng)洞收集口的控制模塊示意圖。

圖4為本發(fā)明一種風(fēng)洞收集口的穿孔率調(diào)節(jié)示意圖。

圖5為本發(fā)明一種風(fēng)洞收集口的工作原理邏輯圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參考圖1、圖2、圖3以及圖4，一種風(fēng)洞收集口，包括上導(dǎo)流板1、固定穿孔導(dǎo)流板2、可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和控制器9；所述固定穿孔導(dǎo)流板2的數(shù)量為兩個(gè)且分別與上導(dǎo)流板1的下端兩側(cè)連接，所述可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的形狀和尺寸均與固定穿孔導(dǎo)流板2的外側(cè)面相配合，所述固定穿孔導(dǎo)流板2的平直部位設(shè)置有呈行列狀陣列的第一通孔7，所述可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的平直部位設(shè)置有與第一通孔7位置相應(yīng)且大小相同的第二通孔8，所述固定穿孔導(dǎo)流板2外側(cè)設(shè)置有豎直狀的滑軌5，所述可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板2通過(guò)滑輪與滑軌5相接觸，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6可驅(qū)動(dòng)可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3沿滑軌5上下移動(dòng)，所述滑軌5上設(shè)置有位移傳感器4，所述位移傳感器4用于采集可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的位移數(shù)值，所述控制器9與位移傳感器4以及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6電性連接。

所述上導(dǎo)流板1的前緣為弧形構(gòu)造，所述兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板2的前緣均為弧形結(jié)構(gòu)；所述上導(dǎo)流板1的弧形構(gòu)造的半徑與兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板2的弧形結(jié)構(gòu)的半徑相等。

所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6與固定穿孔導(dǎo)流板2外側(cè)面連接，所述兩個(gè)固定穿孔導(dǎo)流板2上的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6同步動(dòng)作，使左右兩個(gè)可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3始終處于同一水平高度，確保左右兩端的穿孔率相同。

所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6可為電機(jī)驅(qū)動(dòng)也可為電磁閥配合氣缸驅(qū)動(dòng)。

所述固定穿孔導(dǎo)流板2上的第一通孔7與可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3上的第二通孔8的孔形、數(shù)量均相同，且固定穿孔導(dǎo)流板2與可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3緊密貼合。

所述控制器9具體為用于風(fēng)洞中控系統(tǒng)的PLC控制器，所述控制器9與風(fēng)洞駐室內(nèi)的噪聲監(jiān)測(cè)裝置電性連接。

圖1中的M和箭頭表示風(fēng)洞收集口的空氣流動(dòng)方向。

風(fēng)洞調(diào)試階段，在駐室中壓力脈動(dòng)最劇烈的位置放置噪聲監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量噪聲聲壓，所述控制器9與噪聲監(jiān)測(cè)裝置電性連接。

本發(fā)明的工作原理為：

風(fēng)洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率f可下式表示：

式中，

L_jet——射流長(zhǎng)度，即風(fēng)洞噴口至收集口入口的距離；

Δl——壓力紊亂產(chǎn)生位置引起的射流長(zhǎng)度增量；

U——主流速度；

C——聲速。

可見(jiàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，流場(chǎng)旋渦頻率f隨主流速度U的變化而變化。

風(fēng)洞中的低頻顫振水平可用峰值壓力脈動(dòng)系數(shù)C_p,peak來(lái)定量地衡量。

C_p,peak定義為：

式中：

P_max——最大脈動(dòng)壓力值；

q——測(cè)點(diǎn)動(dòng)壓；

p₀——參考?jí)毫?p₀＝20μPa)；

L_p,peak——峰值聲壓級(jí)。

在風(fēng)洞的每個(gè)常用風(fēng)速下，通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3沿滑軌5上下移動(dòng)(左右同步)，即改變收集口兩側(cè)導(dǎo)流板的等效穿孔率，見(jiàn)圖4。用位移傳感器4采集可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的瞬時(shí)位移數(shù)值，并記錄各噪聲監(jiān)測(cè)裝置測(cè)得的聲壓，按式2將峰值聲壓級(jí)L_p,peak換算成峰值壓力脈動(dòng)系數(shù)C_p,peak。這樣，得到常用風(fēng)速下，風(fēng)速U與峰值壓力脈動(dòng)系數(shù)C_p,peak最小值對(duì)應(yīng)的可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3最佳位移H的離散關(guān)系。對(duì)于風(fēng)洞最低風(fēng)速至最高風(fēng)速范圍內(nèi)的其它風(fēng)速，利用插值法獲得可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3最佳位移H，并將該關(guān)系(U-H)寫入風(fēng)洞中控系統(tǒng)中的控制器9。

參考圖5，在進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，輸入試驗(yàn)風(fēng)速U，風(fēng)洞中控系統(tǒng)的控制器9計(jì)算出可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的最佳位移H。由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3沿滑軌5運(yùn)動(dòng)，由位移傳感器4采集可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3的瞬時(shí)位移數(shù)值，并將位移信號(hào)反饋給電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6繼續(xù)作動(dòng)直至可動(dòng)穿孔導(dǎo)流板3達(dá)到所需的最佳位置，此時(shí)對(duì)應(yīng)的穿孔率可最佳化的抑制低頻顫振，改善風(fēng)洞駐室中的氣流穩(wěn)定性，同時(shí)提高試驗(yàn)精度，并避免產(chǎn)生共振。

上述實(shí)施例用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)理解為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。