吸气式直流低速风洞实验平台设计与应用

为了研究风力机叶片、翼型、建筑模型的空气动力学性能和流场特性,研究设计了一套吸气式直流低速风洞实验平台。该平台由电动机、变频器、整流装置、收缩段、实验段及扩散段等部分组成,采用热线风速仪、皮托管、麦克风分别对实验段流场和噪声进行了测定,结果表明:设计的平台流场性能稳定,实验段来流风速在1.5~40 m/s范围内连续可调,来流湍流强度小于0.7%,且气动噪声值在来流风速低于25 m/s时低于90 dB,满足流场品质要求。进一步开展了风力机尾流特性、低矮房屋风载特性、翼型气动特性实验,探讨风力机、低矮房屋和翼型表面风压分布的变化规律,该研究结果可以为风洞实验设计、流场特性和缩尺模型的气动性能研究提供参考。

超声测风传感器在回路风洞中的测试

超声测风仪因启动风速小、无转动部件、不破坏风场、测量精度高等特点,适用于多种行业的测风需求。超声波测风的相关检定规程当前在国内尚未正式制定。本文借鉴风杯检定规程所选择的风速测试点,在HDF-720低速回路风洞中,对超声测风仪在不同角度下进行了测试数据统计分析。结果表明:超声测风仪可以安装在工作段面较大的风洞中进行测试,由于超声探头存在阴影效应,对于同一风速,不同角度上的测量结果稍有差异,而且不同风速对应的差异也不同。利用超声测风仪进行风速实时测量时,必须结合上述测试分析,按照超声传感器的安装角度,对测量值进行相应修正。

回流式低速风洞流动特性的研究

针对新建的中国计量学院回流式低速风洞,利用皮托管对试验段的气流流动特性进行详细的研究.实验确定了风机工作频率与气体流速间的关系,并对风洞试验段的流场均匀性进行了分析.

回流式低速风洞流场品质的测试及分析

针对上海电力学院新建的回流式低速风洞,介绍了该风洞的流场品质的校测方法,并对测试数据进行了分析,主要包括风速范围、动压稳定性、动压场系数、局部气流偏角、紊流度及噪声6种数据.测试结果说明,该风洞流场品质满足工程研究的要求.

开口回流式汽车风洞结构的声固有特性分析

将开口回流式风洞整体作为研究对象,建立变截面管道回路的声学分析模型,利用管道中的声传播理论,得到确定风洞流道内声空间声固有特性的方法;进而对同类型的某模型风洞的声固有特性进行计算,并与该模型风洞的测量结果和现有的研究方法得出的结果比较,说明本文的研究方法能较全面准确地确定无流或低风速风洞中的声固有特性,从而也较清楚地解释了引起这类风洞低频颤振现象的声响应特性,是对低频颤振机理的进一步探索。

0.3 m低温连续式跨声速风洞结构设计

低温风洞运行过程中,洞体回路承受的温度低且温度变化范围大,使结构产生较大的热变形和热应力,将影响风洞的气动性能和安全性。在进行0.3 m低温风洞结构设计时,通过合理选取风洞结构材料、采取驻室夹层内腔的气流换热和结构热变形释放等措施对结构热变形进行有效控制,并针对洞体回路的热变形和热应力计算等内容开展了仿真研究。计算结果表明,降温7200 s后,拐角导流片的温度降至约110 K,稳定段的法兰温度约为250 K,洞体回路的最大热应力出现在换热器驻室壳体上,约为110 MPa,安全系数大于1.8;洞体回路温度降至90 K时,长轴方向收缩约为29 mm,短轴方向收缩约为12 mm。通过低温风洞试验发现,仿真计算结果接近于实际的测量结果,调试试验结果验证了该风洞结构设计的可靠性。

大型低温风洞结构设计关键技术分析

高雷诺数的模拟对飞行器的研制至关重要,是衡量风洞模拟能力的主要参数,低温风洞是工程上实现高雷诺数模拟的有效途径。作为低温风洞主体的洞体机械系统是其核心承载和功能设备,具有结构复杂、功能集成度高、可承受交变载荷等特点。通过分析国外低温风洞设计建设历程,结合国内低温风洞工程技术现状,对大型低温风洞洞体机械系统结构设计的关键技术进行分析,阐述洞体机械系统热应力及热变形控制、低温材料、宽温域重载传动机构、液氮喷射结构以及试验模型更换的核心指标、技术难点,并针对上述结构设计技术难点提出了攻关方向和后续研究建议。

直流低速风洞扩散段整流装置组合设计

扩散段是风洞主要部段之一,在扩散段中添加整流装置对抑制流动分离、提高流场品质具有重要作用。针对直流吹气式低速风洞的扩散段,设计了由收缩锥、导流板、丝网等3个级段组成的整流装置;基于CFX软件建立扩散段的流场特性分析模型,采用RNG k-ε湍流模型并结合适当的边界条件分析了收缩锥、导流板、丝网及结构参数对流场品质的影响。研究表明单级整流装置的作用有限,三者组合使用与结构参数优化将大大改善扩散段出口流场品质。研究结果对实用低速风洞扩散段整流装置设计具有重要参考意义。

1000kV特高压交流同塔双回输电塔线耦联体系风洞试验

以在建中的特高压输变电工程为背景,针对1000kV同塔双回输电线路铁塔和8分裂导线的设计要求,进行了气弹模型的风洞试验。按照气弹模型相似理论严格模拟了输电塔、8分裂导线的气动外形和动力特性,制作了五塔四线模型并模拟了体系的边界条件,研究了单塔和塔线体系在均匀流场和紊流场的风致响应。通过对试验结果的分析,获得了塔线体系的动力特性和风振响应,并首次通过光纤光栅技术测得了气弹模型输电塔结构、8分裂导线和绝缘子的动应变。试验结果探究了导线和绝缘子在风荷载作用下对特高压输电塔结构的影响,并为现行的输电线路设计规程和特高压输电塔的设计提供了参考。

多通道七孔探针测速系统研究

为了满足低速流场的测速要求,基于七孔探针测速原理,设计了一套多通道七孔探针测速系统,给出了七孔探针测速系统的嵌入式硬件电路及基于Modbus通信协议的上下位机软件系统的详细设计方案,通过对传感器的压力系数标定提高了压力测量数据的一致性。在低速风洞中进行了探针标定实验,通过对标定实验数据的分析,得出探针的俯仰角和方位角的绝对误差为0.2°。并在此基础上进一步分析了探针孔径误差和传感器测量误差对系统测量结果造成的影响。

特高压多回路输电塔横担体型系数风洞试验研究

对某1000 kV输电线路工程四回路输电塔的横担模型进行了高频天平测力风洞试验,得到了5个横担的体型系数,研究了横担体型系数随风向角的变化规律,并将试验结果与国内外规范进行了对比。试验结果表明,横担顺线路体型系数随风向角增大而增大,在85°~90°时达到最大值。试验结果大于GB50665—2011规范取值,除了第四个横担,其他横担体型系数试验结果与IEC60826、ASCE74、JEC-127-1979和BS EN50341-1:2012规范取值接近,可为国内规范中横担的体型系数取值提供补充。

回流式低速风洞试验段流场特性实验研究

对回流式低速风洞试验段横截面进行流场测量和测试数据分析。由于回流式低速风洞试验段流场受边壁效应的影响且风洞两壁面不光滑,所以造成紧靠管壁处的流体速度趋于零。由于空气流体黏性的作用,使得从管壁到管的中心,速度有一定的梯度变化,且靠近管的中心时速度最大。经风洞划分区域并标记区域中心,测量结果表明,风洞中央风速明显略高于目标风速,且越往两侧风速越低。