本發(fā)明涉及進氣道風洞試驗領(lǐng)域，具體涉及一種脈動反壓產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

超燃沖壓發(fā)動機主要由進氣道-隔離段、燃燒室和尾噴管等部分組成，進氣道-隔離段是發(fā)動機重要的壓縮部件，其下游與燃燒室相接。在發(fā)動機實際工作過程中，燃燒室內(nèi)存在燃燒振蕩或燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致燃燒室壓力以一定頻率和振幅脈動，因此在研究反壓對進氣道-隔離段影響試驗中，需要模擬脈動反壓。

目前已有的脈動反壓產(chǎn)生方式主要有兩種：

(1)通過電機控制節(jié)流裝置(如節(jié)流堵錐等)，使其周期性改變節(jié)流程度，從而產(chǎn)生脈動反壓。通過電機驅(qū)動節(jié)流尾椎，使其以一定頻率改變位置，營造脈動反壓。曹學(xué)斌在其博士論文《矩形隔離段流動特性及控制規(guī)律研究》中詳細闡述了這一方式，并能夠產(chǎn)生2～4Hz的脈動反壓，圖1為裝置示意圖。

(2)通過旋轉(zhuǎn)橢圓的方式產(chǎn)生脈動反壓，反壓脈動頻率由旋轉(zhuǎn)速度決定，反壓脈動幅度由橢圓裝置型面決定。Bruce P.J.K.在2008年發(fā)表在《Journal of Fluid Mechanics》Vol.603上的文獻《Unsteady Shock Wave Dynamics》中詳細描述了這一種脈動反壓產(chǎn)生裝置，且產(chǎn)生了頻率為16～90Hz的脈動反壓。

超燃沖壓發(fā)動機實際工作時，其燃燒室內(nèi)壓力脈動頻率范圍為幾十到200Hz，現(xiàn)有技術(shù)所能產(chǎn)生的脈動反壓頻率均小于這個范圍，圖1所示技術(shù)僅能產(chǎn)生幾赫茲的脈動反壓，圖2所示技術(shù)產(chǎn)生脈動反壓也小于100Hz，因此不能模擬真實情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些缺陷，本發(fā)明提出了一種進氣道試驗脈動反壓產(chǎn)生裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種進氣道試驗脈動反壓產(chǎn)生裝置，包括安裝在風洞出口外側(cè)的節(jié)流旋片以及驅(qū)動節(jié)流旋片旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)，所述節(jié)流旋片包括2片以上的旋片，節(jié)流旋片在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中每片旋片均能夠?qū)崿F(xiàn)輪流擋住一定面積的風洞出口進而產(chǎn)生節(jié)流。

進一步地，節(jié)流旋片包括能夠?qū)⒐?jié)流旋片安裝到電機轉(zhuǎn)軸上的中心軸套以及設(shè)置在中心軸套外圍的2片以上的旋片。

進一步地，各旋片包括用于遮擋風洞的葉片，葉片的形狀可以為方形、橢圓形、長方形、五邊形、六邊形等各種形狀。

進一步地，2片以上的旋片呈圓周分布，且相鄰旋片連接在一起形成一個旋片圈后旋片圈的中部與中心軸套連接，旋片圈所在圓周與中心軸套的軸線垂直。

或者，各旋片分別于中心軸套連接，連接在中心軸套上的各旋片呈圓周分布在中心軸套上，且各旋片所在平面與中心軸套的軸線垂直。進一步地，各旋片的末端設(shè)置有能夠?qū)⑿籽b在中心軸套上的安裝孔。

進一步地，節(jié)流旋片包括2-12片旋片。

進一步地，節(jié)流旋片上的各旋片等間距分布。

進一步地，節(jié)流旋片上的各旋片的形狀、尺寸可以相同也可以不同。

進一步地，節(jié)流旋片垂直或者傾斜安裝在風洞出口外側(cè)。

進一步地，所述驅(qū)動機構(gòu)包括變頻電機以及變頻器，節(jié)流旋片的中心軸套與變頻電機的驅(qū)動軸鍵接后通過鎖緊螺釘鎖緊連接，變頻電機連接有變頻器，變頻電機的旋轉(zhuǎn)速度和方向由變頻器精確控制，通過調(diào)節(jié)旋片的旋轉(zhuǎn)速度實現(xiàn)脈動反壓頻率的調(diào)節(jié)。

進一步地，節(jié)流旋片垂直安裝在風洞出口外側(cè)，節(jié)流旋片上的所有旋片垂直安裝在中心軸套的同一圓周上，風洞出口截面圓心O₂與節(jié)流旋片中心O₁之間的圓心距為L，節(jié)流旋片所在圓周面與風洞出口截面的距離為d，通過改變參數(shù)L和參數(shù)d，可以調(diào)節(jié)脈動反壓振幅大小，當左右或上下移動節(jié)流旋片的位置，使圓心距L變小時，則脈動反壓振幅升高；當沿軸向前后移動節(jié)流旋片位置，使距離d減小時，則脈動反壓振幅升高。

與現(xiàn)有技術(shù)中采用的節(jié)流堵錐相比，本發(fā)明主要優(yōu)點有：

(1)能夠產(chǎn)生更高頻率范圍的脈動反壓信號；

(2)脈動反壓信號的時均值、振幅、頻率均是可調(diào)的；

(3)產(chǎn)生相同頻率的脈動反壓信號，所需電機轉(zhuǎn)速更低。

附圖說明

圖1為一種脈動反壓產(chǎn)生裝置(節(jié)流尾錐結(jié)構(gòu))示意圖。

圖2為一種脈動反壓產(chǎn)生裝置(橢圓型旋轉(zhuǎn)裝置)示意圖。

圖3為節(jié)流旋片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為節(jié)流旋片的安裝示意圖。

圖5為幾種不同形狀旋片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為變頻器頻率設(shè)置為25Hz時，在管道一處測得的脈動壓力信號曲線及其頻譜分析結(jié)果示意圖

圖7為變頻器頻率設(shè)置為45Hz時，在管道一處測得的脈動壓力信號曲線及其頻譜分析結(jié)果示意圖

其中：

1、節(jié)流旋片；2、旋片；3、中心軸套；4、葉片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

參照圖3和圖4，本實施例一種進氣道試驗脈動反壓產(chǎn)生裝置，包括安裝在風洞出口外側(cè)的節(jié)流旋片1以及驅(qū)動節(jié)流旋片1旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)，所述節(jié)流旋片1包括2片以上的旋片2，節(jié)流旋片1在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中每片旋片2均能夠?qū)崿F(xiàn)輪流擋住一定面積的風洞出口進而產(chǎn)生節(jié)流。本發(fā)明驅(qū)動機構(gòu)包括變頻電機以及變頻器，節(jié)流旋片的中心軸套與變頻電機的驅(qū)動軸連接，變頻電機連接有變頻器，變頻電機的的旋轉(zhuǎn)速度和方向由變頻器精確控制。變頻器是控制電機和節(jié)流旋片旋轉(zhuǎn)速度的部件，通過改變輸入電流頻率，從而改變旋片旋轉(zhuǎn)速度，從而調(diào)節(jié)反壓脈動頻率。輸入電流頻率越高，所能產(chǎn)生反壓脈動頻率越高。本實施例中能夠產(chǎn)生頻率為15～300Hz的脈動反壓。

節(jié)流旋片1包括能夠?qū)⒐?jié)流旋片安裝到電機轉(zhuǎn)軸上的中心軸套3以及設(shè)置在中心軸套3外圍的2片以上的旋片2。各旋片包括用于遮擋風洞的葉片4，葉片的形狀可以為方形、橢圓形、長方形、五邊形、六變形等各種形狀。

本實施例中，節(jié)流旋片1垂直安裝在風洞出口外側(cè)，節(jié)流旋片1包括六片形狀尺寸完全相同的旋片，且6片旋片連接在一起呈圓周分布。節(jié)流旋片上的所有旋片2垂直安裝在中心軸套3的同一圓周上。

通過節(jié)流旋片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性節(jié)流，從而營造脈動反壓。當旋片擋住風洞出口最大面積時，節(jié)流程度最大，此時脈動反壓到達峰值；當旋片擋住風洞出口最小面積時，節(jié)流程度最小，此時脈動反壓達到谷值，兩者之差即為脈動反壓振幅。

L為風洞出口截面圓心O₂與節(jié)流旋片中心O₁之間的圓心距，d為節(jié)流旋片外表面與風洞出口截面距離，圖3給出了旋片擋住風洞出口最大面積時的軸向圖，圖4給出了旋片擋住風洞出口最大面積時的側(cè)向視圖。通過改變參數(shù)L和參數(shù)d，可以調(diào)節(jié)脈動反壓振幅大小，當左右或上下移動節(jié)流旋片的位置，使圓心距L變小時，則脈動反壓振幅升高；當沿軸向前后移動節(jié)流旋片位置，使距離d減小時，則脈動反壓振幅升高。

圖4給出了變頻器頻率設(shè)置為25Hz時，在管道一處測得的脈動壓力信號曲線及其頻譜分析結(jié)果。圖5給出了變頻器頻率設(shè)置為45Hz時壓力信號及其頻譜分析。由試驗結(jié)果可知，當變頻器頻率分別設(shè)置為25Hz和45Hz時，所產(chǎn)生脈動壓力主頻分別為75Hz和135Hz，即本發(fā)明涉及的脈動反壓產(chǎn)生裝置能夠產(chǎn)生3倍于變頻器頻率的反壓信號。

以上包含了本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，這是為了詳細說明本發(fā)明的技術(shù)特征，并不是想要將發(fā)明內(nèi)容限制在實施例所描述的具體形式中，依據(jù)本發(fā)明內(nèi)容主旨進行的其他修改和變型也受本專利保護。本發(fā)明內(nèi)容的主旨是由權(quán)利要求書所界定，而非由實施例的具體描述所界定。