一种用于声学风洞试验的四分之三开口试验段

摘要

本发明公开了一种用于声学风洞试验的四分之三开口试验段，试验平台从下至上依次包括支撑梁组件、吸声模块组件、地板组件，独立设置在试验平台中心区域的转盘组件，转盘组件的上表面与地板组件的上表面齐平一同构成试验平台的地板，在试验平台上的风洞射流剪切层对应的位置设置有对称的抑制板。本发明的地板组件具有两种可以更换的结构，具有可同时满足声学试验和常规空气动力学试验的优点，克服了以往的闭口试验段难以提供理想的声学测量环境和开口试验段无法模拟地面的缺点，是开展半模、起落架、列车等模型声学/常规空气动力学试验的理想装备。

说明书

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，具体涉及到一种用于声学风洞试验的四分之三开口试验段。

背景技术

声学风洞是一种兼具气动声学和空气动力学试验能力的风洞，通常配备闭口试验段和开口试验段这两种试验段。闭口试验段为封闭式结构，流场品质好，其壁面可用于模拟地面，但壁面对声波会产生反射，对气动声学测量形成显著干扰。开口试验段在流场范围内没有封闭的壁面，通常形式为尺度大于风洞射流范围的消声室，此类试验段没有壁面造成的声反射，提供了气动声学测量的优良环境，但无法模拟地面，不能直接对半模、起落架、列车等试验对象开展试验，若要开展此类试验，必须在开口试验段内配套相应的试验装置，试验准备时间长、效率低，成本较高，此外低频压力脉动现象是风洞开口试验段中的常见现象，对风洞流场品质有一定影响，极端情况下甚至会对风洞或试验模型的结构产生破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于声学风洞试验的同时具备气动声学和空气动力学试验能力的多功能风洞试验段。

一种用于声学风洞试验的四分之三开口试验段，包括试验平台，所述试验平台从下至上依次包括支撑梁组件、吸声模块组件、地板组件，独立设置在试验平台中心区域的转盘组件，转盘组件的上表面与地板组件的上表面齐平一同构成试验平台的地板，在试验平台上的风洞射流剪切层对应的位置设置有对称的抑制板；

所述地板组件包括透声盖板组件和不透声盖板组件两种，由透声盖板组件拼接的地板组件具备无声反射的特性，由透声盖板组件拼接的地板组件具备可以模拟声反射的特性，

所述转盘组件包括有地坑，所述地坑内设置有用于支撑模型的支杆底座，所述地坑的上方设置有盖板，所述盖板与地板组件为相同结构。

在上述技术方案中，所述透声盖板组件从上至下依次包括顶层穿孔板、上层丝网、格栅穿孔板和底层丝网，所述上层丝网与底层丝网之间沿着竖直方向设置有若干块格栅穿孔板，所述格栅穿孔板与顶层穿孔板固定连接，所述格栅穿孔板均沿风洞射流方向布置，所述格栅穿孔板之间填充有吸声绵，所述不透声盖板组件从包括相互固定连接的顶板和格栅。

在上述技术方案中，所述每一个不透声盖板组件和每一个透声盖板组件均采用边框连接成大小形状一致的模块，在同一位置上，不透声盖板组件和透声盖板组件可以相互更换。

在上述技术方案中，所述吸声模块组件包括若干个吸声尖劈，相邻的两个吸声尖劈相互垂直放置，

当吸声模块组件与透声盖板组件组合时，所述吸声模块组件起支撑透声盖板并吸收声波的作用，实现了地板无声反射的功能，

当吸声模块组件与不透声盖板组件组合时，所述吸声模块组件用于支撑不透声盖板组件。

在上述技术方案中，所述转盘组件具有两种状态，

当试验测模型需要使用点支撑时，试验模型用支杆底座支撑，支杆底座具有两个，可以单点支撑试验模型或者两点支撑试验模型，

当试验模型不需要使用点支撑时，盖板封盖转盘组件的地坑，试验模型用盖板支撑，所述盖板为地板组件。

在上述技术方案中，所述转盘组件的地坑内的各个空腔结构中均设置有吸声模块组件，用于与盖板匹配使用。

在上述技术方案中，所述试验平台的两端分别连接有折叠段，所述折叠段包括过渡板和翻板，所述过渡板的上表面与地板组件的上表面共面，试验平台前端的折叠段用于试验平的延伸，试验平台后端的折叠段的角度固定，用于调整风洞四分之三开口状态下的轴向静压梯度。

在上述技术方案中，所述支撑梁组件的下方设置有底座，所述底座包括带销底座和不带销底座两种，所述带销底座和不带销底座的底部设置有凹槽，所述凹槽内设置有气垫，所述气垫通过截止阀与气源连通。

在上述技术方案中，在试验段外设置有龙门支撑装置，所述龙门支撑装置上设置有沿着试验段轴向前后移动的横梁，所述横梁上设置有能左右移动的移测机构。

在上述技术方案中，所述抑制板通过支撑架悬空设置在试验段的地板组件上方，通过调整两块抑制板在风洞射流剪切层中的位置实现对流场低频压力脉动的抑制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明具有可同时满足声学试验和常规空气动力学试验的优点，克服了以往的闭口试验段难以提供理想的声学测量环境和开口试验段无法模拟地面的缺点，是开展半模、起落架、列车等模型声学/常规空气动力学试验的理想装备；便于快速移动，可在风洞外完成所有模型安装、测量仪器布置试验等试验前准备工作，准备完成后利用气浮系统将四分之三开口试验平台以及试验模型和测量仪器等整体搬运到风洞开口试验段内部再调整、安装好低频压力脉动抑制装置即可开展风洞试验，减少风洞占洞时间，试验效率高、成本低。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是试验段的试验平台的外形图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是地板组件的结构示意图；

图4是吸声模块组件的结构示意图

图5是吸声模块的结构示意图；

图6是前端折叠段的结构示意图；

图7是后端折叠段的结构示意图；

图8是试验段的整体结构示意图；

其中：1是地板组件，1-1是顶层穿孔板，1-2是上层丝网，1-3是格栅穿孔板，1-4是边框，1-5是底层丝网， 2是吸声模块组件，2-1是格框，2-2是铝板，2-3是支座，2-4是支撑架，2-5是吸声尖劈， 3是支撑梁组件 ，4是底座组件， 5是转盘组件 ，6是护栏，7是折叠段，7-1是翻板，7-2是过渡板，8是风洞洞体，9是龙门式支撑装置，10是抑制板，11是围栏。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 和图2所示，是试验平台的结构示意图，试验平台主要包括起到支撑作用的底座组件4，起到支撑地板和转盘组件5的支撑梁组件3，起到支撑地板组件1的吸声模块组件2，起到支撑试验模型的地板组件1。本实施例中的地板组件1具有两种结构，一种是透声盖板组件、一种是不透声盖板组件，两者的外形尺寸和形状一致，两者可以相互替换，满足不同的试验需求。

如图3所示，透声盖板组件从上至下依次包括有顶层穿孔板1-1、上层丝网1-2、格栅穿孔板1-3、底层丝网1-5，顶层穿孔板穿孔率为68%，上层丝网1-2为1000目不锈钢丝网，其目的是防止灰尘落入吸声模块。在上层丝网1-2和底层丝网1-5之间设置有若干块格栅穿孔板1-3，格栅穿孔板1-3穿孔率为51%，所有的格栅穿孔板1-3沿着顺气流方向竖直布置在上层丝网1-2和底层丝网1-5之间，且格栅穿孔板1-3的侧边通过焊接的形式与顶层穿孔板1-1进行焊接，起到支撑顶层穿孔板1-1的作用，相邻的格栅穿孔板1-3之间采用吸声绵填充，底层丝网1-5为1目不锈钢丝网，起到防止吸声绵掉落的作用，用边框1-4将顶层穿孔板1-1、上层丝网1-2、格栅穿孔板1-3、底层丝网1-5，上层丝网1-2的四周围起来，并通过焊接的方式相互进行固定，使得形成一个完整一体的透声盖板组件。

不透声盖板组件与透声盖板组件外形结构一致，用无孔钢板代替顶层穿孔板1-1，用无孔格栅板代替格栅穿孔板1-3，然后用边框1-4将无孔钢板和无孔格栅板围起来相互固定，使得形成一个完整一体的不透声盖板组件。

当地板组件1采用所有的不透声盖板组件组成时，整个试验平台的地板具备完全声反射的特性，可用于开展列车气动噪声试验等需要模拟声反射的试验；当地板组件1采用所有的透声盖板组件组成时，整个试验平台的地板具备无声反射的特性，可开展半模、起落架等的气动噪声试验。

如图4所示，吸声模块组件2包括由若干个吸声模块组成，如图5所示，每一个吸声模块包括格框2-1，格框2-1的侧边和底面上设置有若干的铝板2-2，设置在格框2-1内的支撑架2-4，所述支撑架2-4用于支撑吸声尖劈2-5。一个吸声模块内设置有若干个吸声尖劈2-5，相邻两个吸声尖劈2-5的位置不能平行设置，也就是说相邻两个吸声尖劈2-5相互垂直放置，单个吸声模块由多个支座2-3连接到格框2-1底部进行支撑。

当吸声模块组件2与透声盖板组件配合使用时，试验时模型产生的声波透过透声盖板模块后即可被吸声模块中的吸声尖劈吸收，显著减少了地板声反射，为气动声学试验提供了优良的试验环境；当吸声模块组件2与不透声地板模块组合使用时，吸声模块组件2仅仅起支撑作用，由钢板拼焊的格框刚度较好，承载能力强，可满足各类风洞试验模型的支撑要求。

如图4所示，在吸声模块组件2的两端分别设置有折叠段，如图6和图7所示，是折叠段7包括有翻板7-1和过渡板7-2，过渡板7-2的上表面与地板组件1的上表面齐平共面，相当于地板组件1的延伸。

当本实施例的四分之三试验段与风洞段进行连接时，试验段平台上吸声模块组件2的前端折叠段的翻板7-1通过控制系统控制气缸活塞杆的伸缩，使得翻板7-1进行20度的翻转，由斜向下状态翻转为水平状态，翻板7-1抵住风洞洞体8上。因为翻板7-1在斜向下状态下可以使得试验平台与风洞洞体8之间存在足够的间隙，因此在连接时可以消除了四分之三开口试验平台安装定位时与风洞喷口发生碰撞的风险。

本实施例中吸声模块组件2后端的折叠段7的翻板7-1安装调试后无需运动，因此没有驱动机构，主要用于调节四分之三开口试验段的轴向静压梯度。吸声模块组件2后端的折叠段7的翻板7-1与地板组件1平面呈一定角度，具体角度在风洞流场校测时按照测量得到的轴向静压梯度进行调整。

如图2所示，本实施例中用于整体支撑试验平台的是底座组件4，底座组件4上方连接支撑梁组件3，底座组件4的下端用于与地面接触。在本实施例中，包括有两种底座组件4，一种底座组件4带有销，一种底座组件4不带销。不带销底座组件4和带销底座组件4的下端设置有凹槽，凹槽内设置有气垫，带销的底座组件4上设置有由升降机控制的定位销。

当进行固定安装试验平台时，首先通过气浮搬运系统（也就是给不带销底座组件4和带销底座组件4底部的气垫充气）将试验平台整体搬运至试验段内规划的安装位置，然后人工操作带销底座上的升降机，将定位销插入试验段内预埋的销孔内，对四分之三开口试验平台进行准确定位，然后关闭气浮系统气源，在重力作用下气垫逐渐泄气，在此过程中定位销始终插在销孔内，防止泄气过程中四分之三开口试验平台出现漂移。

如图2所示，本实施例中除开地板组件1之外，包括有独立的转盘组件5，转盘组件是支撑试验模型的主要装置，内部设置有地坑，地坑内设置有两套用于安装试验支杆的支杆底座组件，可满足风洞试验时的单点支撑和两点支撑需求。当采用单点支撑时，一个支杆底座位于转台中心，支杆底座上表面安装支杆，转盘转动时支杆始终位于转盘中心，适用于半模试验等单点支撑试验，当采用两点支撑时，通过转动手柄，通过梯形丝杠驱动使两个支杆底座分别位于转盘中心两侧，在两个支杆底座上分别安装支杆形成双支点支撑，适用于起落架、列车等需要两点支撑的风洞试验。地坑内各个空腔中均设有尖劈支架，用于安装吸声尖劈，与透声盖板模块配合使用时可达到与吸声模块相同的吸声效果。

如图8所示，是整体试验平台的结构示意图，在试验平台外侧设置有龙门支撑装置9，在试验平台上方通过安装架悬空设置有对称的两个抑制板10，试验台的四周设置有围栏11。在龙门支撑装置9的横梁上设置有活动机构，使得横梁可以沿着试验平台的轴线移动，同时在横梁上设置有移测机构，在移测机构上可以设置测量设备，使得测量设备在试验平台上方平面进行任意方向移动，可以完成对试验模型的多角度测量。

抑制板10的作用是抑制四分之三开口状态下风洞流场中出现的低频压力脉动现象，降低低频压力脉动对流场品质的影响。其工作原理是在风洞射流剪切层内插入大面积的障碍物，破坏大尺度旋涡的发展，两个抑制板10之间的距离是可以进行调节的。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。