本發(fā)明涉及一種風洞的氣道結構，具體涉及一種風洞收集口。

背景技術：

風洞是用于進行空氣動力學、環(huán)境、聲學等特殊試驗的試驗設備。風洞分為閉口風洞和開口風洞，閉口風洞指噴口與試驗段橫截面大小一致的風洞，而開口風洞試驗段橫截面尺寸大于噴口尺寸。低速開口回流風洞普遍應用于汽車、軌道列車等行業(yè)，在這類交通工具的研究和開發(fā)中起到至關重要的作用。

開口回流風洞的設計建造和運行仍存在許多技術難點，例如在一定條件下發(fā)生的低頻顫振問題，其發(fā)生頻率與風洞的氣道尺寸相關。在汽車全尺寸回流風洞中，低頻顫振主要發(fā)生的頻率范圍在20Hz以下，這是由于風洞結構的聲振頻率與從風洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率一致時發(fā)生共振，或者流場內部的耦合因素互相作用引起的。

低頻顫振現象主要有以下危害：1)壓力、速度的低頻脈動對試驗測量的氣動力和氣動力矩產生不穩(wěn)定、不確定分量，影響試驗精度；2)壓力、速度的低頻脈動會影響風洞的背景噪音，同時對噪聲等級產生不穩(wěn)定、不確定分量，影響試驗精度；3)產生洞體結構的強烈振動。

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

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

現有的開口回流風洞低頻顫振抑制方法有自身的缺點。

例如，在風洞噴口設置渦流發(fā)生器的方法容易產生高頻噪聲，并引起流場的附加擾動，影響試驗段的氣流品質；減振孔和減振環(huán)需要設置在壓力脈動幅值最大的位置，而對于不同的試驗風速和不同的倍頻，其相應的波長不同，因此減振孔和減振環(huán)不能在整個風速范圍內起到良好的抑制作用。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種風洞收集口，可有效抑制風洞收集口處產生的低頻顫振現象，并且可根據實時反饋來調整收集口的配合特征，在整個風速范圍內均能對低頻顫振起到良好的抑制作用。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供如下的技術方案：

一種風洞收集口，包括上導流板、固定穿孔導流板、可動穿孔導流板、電動執(zhí)行機構和控制器；所述固定穿孔導流板的數量為兩個且分別與上導流板的下端兩側連接，所述可動穿孔導流板的形狀和尺寸均與固定穿孔導流板的外側面相配合，所述固定穿孔導流板的平直部位設置有呈行列狀陣列的第一通孔，所述可動穿孔導流板的平直部位設置有與第一通孔位置相應且大小相同的第二通孔，所述固定穿孔導流板外側設置有豎直狀的滑軌，所述電動執(zhí)行機構可驅動可動穿孔導流板沿滑軌上下移動，所述滑軌上設置有位移傳感器，所述控制器與位移傳感器以及電動執(zhí)行機構電性連接。

進一步的，所述上導流板的前緣為弧形構造，所述兩個固定穿孔導流板的前緣均為弧形結構；所述上導流板的弧形構造的半徑與兩個固定穿孔導流板的弧形結構的半徑相等。

進一步的，所述電動執(zhí)行機構與固定穿孔導流板外側面連接，所述兩個固定穿孔導流板上的電動執(zhí)行機構同步動作。

本發(fā)明的有益效果為：一種風洞收集口，通過固定穿孔導流板上的第一通孔與可動穿孔導流板上的第二通孔相配合，可有效抑制開口回流風洞的低頻顫振現象，并且可根據實時反饋來調整可動穿孔導流板的位置，由此改變收集口導流板的等效穿孔率，改變風洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率，保證收集口在整個風速范圍內均能有效抑制低頻顫振，改善了駐室中的氣流穩(wěn)定性，提高了試驗精度，并避免產生共振。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種風洞收集口的整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明一種風洞收集口的A向視角結構示意圖。

圖3為本發(fā)明一種風洞收集口的控制模塊示意圖。

圖4為本發(fā)明一種風洞收集口的穿孔率調節(jié)示意圖。

圖5為本發(fā)明一種風洞收集口的工作原理邏輯圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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4，一種風洞收集口，包括上導流板1、固定穿孔導流板2、可動穿孔導流板3、電動執(zhí)行機構6和控制器9；所述固定穿孔導流板2的數量為兩個且分別與上導流板1的下端兩側連接，所述可動穿孔導流板3的形狀和尺寸均與固定穿孔導流板2的外側面相配合，所述固定穿孔導流板2的平直部位設置有呈行列狀陣列的第一通孔7，所述可動穿孔導流板3的平直部位設置有與第一通孔7位置相應且大小相同的第二通孔8，所述固定穿孔導流板2外側設置有豎直狀的滑軌5，所述可動穿孔導流板2通過滑輪與滑軌5相接觸，所述電動執(zhí)行機構6可驅動可動穿孔導流板3沿滑軌5上下移動，所述滑軌5上設置有位移傳感器4，所述位移傳感器4用于采集可動穿孔導流板3的位移數值，所述控制器9與位移傳感器4以及電動執(zhí)行機構6電性連接。

所述上導流板1的前緣為弧形構造，所述兩個固定穿孔導流板2的前緣均為弧形結構；所述上導流板1的弧形構造的半徑與兩個固定穿孔導流板2的弧形結構的半徑相等。

所述電動執(zhí)行機構6與固定穿孔導流板2外側面連接，所述兩個固定穿孔導流板2上的電動執(zhí)行機構6同步動作，使左右兩個可動穿孔導流板3始終處于同一水平高度，確保左右兩端的穿孔率相同。

所述電動執(zhí)行機構6可為電機驅動也可為電磁閥配合氣缸驅動。

所述固定穿孔導流板2上的第一通孔7與可動穿孔導流板3上的第二通孔8的孔形、數量均相同，且固定穿孔導流板2與可動穿孔導流板3緊密貼合。

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

圖1中的M和箭頭表示風洞收集口的空氣流動方向。

風洞調試階段，在駐室中壓力脈動最劇烈的位置放置噪聲監(jiān)測裝置測量噪聲聲壓，所述控制器9與噪聲監(jiān)測裝置電性連接。

本發(fā)明的工作原理為：

風洞噴口脫落的大尺度旋渦頻率f可下式表示：

式中，

L_jet——射流長度，即風洞噴口至收集口入口的距離；

Δl——壓力紊亂產生位置引起的射流長度增量；

U——主流速度；

C——聲速。

可見，在試驗過程中，流場旋渦頻率f隨主流速度U的變化而變化。

風洞中的低頻顫振水平可用峰值壓力脈動系數C_p,peak來定量地衡量。

C_p,peak定義為：

式中：

P_max——最大脈動壓力值；

q——測點動壓；

p₀——參考壓力(p₀＝20μPa)；

L_p,peak——峰值聲壓級。

在風洞的每個常用風速下，通過電動執(zhí)行機構6驅動可動穿孔導流板3沿滑軌5上下移動(左右同步)，即改變收集口兩側導流板的等效穿孔率，見圖4。用位移傳感器4采集可動穿孔導流板3的瞬時位移數值，并記錄各噪聲監(jiān)測裝置測得的聲壓，按式2將峰值聲壓級L_p,peak換算成峰值壓力脈動系數C_p,peak。這樣，得到常用風速下，風速U與峰值壓力脈動系數C_p,peak最小值對應的可動穿孔導流板3最佳位移H的離散關系。對于風洞最低風速至最高風速范圍內的其它風速，利用插值法獲得可動穿孔導流板3最佳位移H，并將該關系(U-H)寫入風洞中控系統(tǒng)中的控制器9。

參考圖5，在進行風洞試驗時，輸入試驗風速U，風洞中控系統(tǒng)的控制器9計算出可動穿孔導流板3的最佳位移H。由電動執(zhí)行機構6驅動可動穿孔導流板3沿滑軌5運動，由位移傳感器4采集可動穿孔導流板3的瞬時位移數值，并將位移信號反饋給電動執(zhí)行機構6，電動執(zhí)行機構6繼續(xù)作動直至可動穿孔導流板3達到所需的最佳位置，此時對應的穿孔率可最佳化的抑制低頻顫振，改善風洞駐室中的氣流穩(wěn)定性，同時提高試驗精度，并避免產生共振。

上述實施例用于對本發(fā)明作進一步的說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應理解為在本發(fā)明的保護范圍之內。