阅读说明：本技术 一种基于单三次曲线的整流风道系统 (Rectification air duct system based on single cubic curve ) 是由 汤成龙 刘传胜 黄佐华 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于单三次曲线的整流风道系统,包括风机,该风机的出口依次连通有扩散段、整流段、收缩段和试验段；所述风机可根据试验需要负反馈地调节风速,所述扩张段包含旁通阀,所述整流段包含不同孔径的蜂窝网,所述收缩段以特定比例收缩,所述试验段可根据需求更换不同组件。本发明提供的整流风道系统,结构简单制造成本低,试验过程周期短而且试验成本低,试验结果可靠。(The invention discloses a rectification air duct system based on a single cubic curve, which comprises a fan, wherein an outlet of the fan is sequentially communicated with a diffusion section, a rectification section, a contraction section and a test section; the fan can negatively feed back to adjust the wind speed according to the test requirement, the expansion section comprises a bypass valve, the rectification section comprises cellular networks with different apertures, the contraction section contracts in a specific proportion, and different components can be replaced according to the test section. The rectification air duct system provided by the invention has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, short test process period, low test cost and reliable test result.)

一种基于单三次曲线的整流风道系统

技术领域

本发明属于流体力学技术领域，具体涉及一种基于单三次曲线的整流风道系统。

背景技术

现有技术中要求对航空发动机燃油射流碰壁现象及传热现象进行地面试验研究。目前，整流风道系统收缩段常采用直线型或双三次型曲面。直线型曲面收缩段加工简单，但截面上边缘风速大，中心风速小，无法获得一致性较好的气流。双三次曲线收缩段加工复杂，出口平缓度较差，对气流的平整性有一定影响。维氏曲线收缩段计算复杂，需要开方等计算。

因此，希望有一种技术方案来克服或减轻现有技术的至少一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单三次曲线的整流风道系统，来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于单三次曲线的整流风道系统，包括风机，该风机的出口依次连通有扩散段、整流段、收缩段和试验段；其中，

收缩段的形状按以下方程确定

其中y是收缩段宽度，y₀是收缩段入口宽度，y₁是收缩段出口宽度，L是收缩段总长度，x是收缩段长度。

本发明进一步的改进在于，风机包含可调节风速的变频器及其控制器。

本发明进一步的改进在于，风机与地面固定装置连接，且风机与地面固定装置之间设置有橡胶。

本发明进一步的改进在于，扩散段包含旁通阀，用于调节试验段内风速及压力。

本发明进一步的改进在于，整流段包含三组不同孔径的蜂窝网，且孔径沿气流方向依次减小。

本发明进一步的改进在于，蜂窝网为正六边形结构，且蜂窝网沿气流方向依次为第一蜂窝网、第二蜂窝网和第三蜂窝网。

本发明进一步的改进在于，试验段用作横风射流雾化试验时，包括喷嘴、观察室和加热板，其中，喷嘴为直射式喷嘴，置于观察室顶部，用于可向观察室中喷射射流，加热板置于喷嘴出口下方，用于对喷嘴的喷射射流加热。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于单三次曲线的整流风道系统，给定收缩段入口尺寸、出口尺寸及收缩段长度，即可得到唯一的形式简单的三次多项式曲线。此曲线不需要复杂计算即可得到，由多项式组成。且曲率完全连续，能克服现有收缩曲线的不足，出口气流均匀分布。本发明简化了设计流程，且应用效果不错。

进一步，优选的，蜂窝网设置为三组，形状为正六边形，沿气流方向每组蜂窝网孔径依次减小。

进一步，扩散段前设置有旁通阀，以调节试验段内风速及压力。

进一步，在试验段内可根据需求进行横风射流试验、横风传热试验等。

附图说明

图1是本发明实例提供的整流风道系统的结构示意图；

图2是本发明实例提供的扩张段及整流段的结构示意图；

图3是本发明实例提供的横风射流雾化试验段的结构示意图；

图4是本发明实例提供的横风射流传热试验段的结构示意图。

图5是本发明实例出口截面上风速大小在垂直方向上的分布测试结果，其中图5(a)和(b)为两种不同风速下的测试结果。

附图标记说明：

10、风机；20、扩张段；21、旁通阀；30、整流段；31、第一蜂窝网；32、第二蜂窝网；33、第三蜂窝网；40、收缩段；50、试验段；51、喷嘴；52、观察室；53、加热板。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例提供的整流风道系统，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。

参见图1、图2及图3，本发明提供的一种基于单三次曲线的整流风道系统，包括依次连接的风机10、扩散段20、整流段30、收缩段40和试验段50。

风机10包含可调节风速的变频器及其控制器。风机10与地面固定装置之间有橡胶等缓冲装置，减少震动对试验的影响。

扩散段20包含旁通阀，可调节试验段内风速及压力。旁通阀也确保了风道内压力不会太大，保障试验安全。

整流段30包含三组不同孔径的蜂窝网。蜂窝网孔径沿气流方向依次减小。蜂窝网为正六边形结构。蜂窝网沿气流方向依次为第一蜂窝网31、第二蜂窝网32和第三蜂窝网33。

收缩段40形状按以下方程确定

其中y是收缩段宽度，y₀是收缩段入口宽度，y₁是收缩段出口宽度，L是收缩段总长度，x是收缩段长度。

试验段50可根据需要换用不同结构，如横风射流雾化试验或横风射流传热试验等。图3为横风射流雾化试验的结构图，喷嘴51是一种直射式喷嘴，常应用于航空发动机加力燃烧室中，可向观察室52中喷射射流，置于观察室52顶部。图4为横风射流传热试验的结构图，加热板53置于喷嘴51出口下方，可设置为固定温度，从而对横风条件下射流传热现象进行研究。

风机10与扩散段20，扩散段20与整流段30，整流段30与收缩段40，收缩段40与试验段50之间均用法兰连接，后期可进行更换以满足不同的试验需求。

风机10出口、扩散段20、整流段30、收缩段40及试验段50都是矩形截面，不需要进行形状转换，减少流动损失。

图5是本发明实例出口截面上风速大小在垂直方向上的分布测试结果。风洞出口为0～55mm范围。在不同的最大风速下，速度分布曲线几乎相似。且出口风速分布均匀。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。