專利名稱：用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)-聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué)風(fēng)洞，特別是涉及這種風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高速公路、高速軌道交通發(fā)展速度日新月異，除汽車之外，其它高速軌道交通工具(如 高速列車、磁懸浮列車等)也不斷涌現(xiàn)。這樣，設(shè)計(jì)空氣動(dòng)力特性良好的輕量化轎車和高速 軌道交通機(jī)車車輛，提高高速交通工具的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性，改善它們的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性以及 駕駛室的內(nèi)流特性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)的效能，降低空氣動(dòng)力噪聲成為這類汽車和高速 軌道交通工具的重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容。汽車整車風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備在這些研究工作中起到不可替代 的作用。但汽車風(fēng)洞設(shè)計(jì)和建設(shè)中仍然存在許多技術(shù)難點(diǎn)，其中，低頻顫振問(wèn)題直接影響到 測(cè)試段的氣流品質(zhì)，影響試驗(yàn)件的氣動(dòng)和聲學(xué)(在聲學(xué)風(fēng)洞中)性能測(cè)量，使風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)?zāi)?力受到限制，歷來(lái)是開(kāi)口回流式風(fēng)洞研究領(lǐng)域的世界難題，迄今為止還沒(méi)有有效的解決方法。
從上世紀(jì)70年代以來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到汽車風(fēng)洞中普遍存在著低頻顫振現(xiàn)象，即在全尺 寸風(fēng)洞中，聲壓頻譜中低于20Hz的頻段內(nèi)會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)明顯的共振峰值，而且這些峰值出現(xiàn)的 頻率和風(fēng)速相關(guān)，最高峰值出現(xiàn)的風(fēng)速也是不可預(yù)測(cè)的，其峰值的大小更是難以預(yù)測(cè)，因而 如何降低低頻顫振幅值的研究在汽車風(fēng)洞的設(shè)計(jì)過(guò)程中也逐漸成為必需的科研攻關(guān)項(xiàng)目之 一。國(guó)外的風(fēng)洞建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，如果不能有效抑制低頻顫振現(xiàn)象，不僅會(huì)給相關(guān)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 帶來(lái)嚴(yán)重的影響，甚至有可能破壞風(fēng)洞本身的結(jié)構(gòu)。由于人們對(duì)產(chǎn)生這樣的顫振機(jī)理不是很 清楚，因而出現(xiàn)了各式各樣的控制方法，然而不同的控制方法對(duì)于不同的風(fēng)洞來(lái)講效果也不
盡相同，同時(shí)也各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但普遍存在的問(wèn)題有以下幾種-
1) 抑制低頻顫振幅值的同時(shí)引起了高頻段噪聲的增加；
2) 改善聲學(xué)場(chǎng)的同時(shí)引起了流場(chǎng)軸向壓力分布不均勻，導(dǎo)致流場(chǎng)品質(zhì)和風(fēng)洞效率的降低。 所以，目前還需要不斷試驗(yàn)開(kāi)發(fā)新型控制裝置來(lái)抑制低頻顫振幅值，同時(shí)還要盡可能避
免或減少上述負(fù)面影響，這樣才能在汽車風(fēng)洞中獲得良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
沿著順流的方向，開(kāi)口回流式低速風(fēng)洞依次由風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)擴(kuò)散段、第三拐角、換熱器、第 四拐角、蜂窩器、阻尼網(wǎng)、收縮段、噴口、射流段、收集口、擴(kuò)散段、第一拐角、第一過(guò)渡
段、第二拐角及風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)段組成。圖l、圖2和圖3示出了駐室與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)段之間的一段回流
管道，其中噴口 1、射流段2和收集口 3均包含于風(fēng)洞駐室8內(nèi)，而擴(kuò)散段4、第一拐角5、 第一過(guò)渡段6和第二拐角7構(gòu)成了風(fēng)洞的回流管道。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié) 構(gòu)，它不僅能有效抑制風(fēng)洞中存在的低頻顫振現(xiàn)象，同時(shí)也能改善風(fēng)洞中流場(chǎng)的軸向壓力梯 度。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 一種用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué) 風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)洞包括駐室和由擴(kuò)散段、第一拐角、第一過(guò)渡段、第二拐 角、風(fēng)機(jī)及進(jìn)出風(fēng)段、第三、四拐角、第二過(guò)渡段、收縮段構(gòu)成的回流管道，所述由擴(kuò)散段、 第一拐角、第一過(guò)渡段和第二拐角構(gòu)成的回流管道的上方設(shè)有吸振腔，所述吸振腔與回流管 道之間至少設(shè)有一個(gè)通風(fēng)孔。
優(yōu)選地，所述通風(fēng)孔位于擴(kuò)散段與吸振腔之間。
優(yōu)選地，所述通風(fēng)孔位于第二拐角與吸振腔之間。
本實(shí)用新型從研究駐室內(nèi)發(fā)生低頻顫振現(xiàn)象的誘導(dǎo)因素出發(fā)，在回流管道上方增加吸振腔 結(jié)構(gòu)，并在回流管道和吸振腔之間開(kāi)孔，從而吸收了某些頻段的低頻顫振能量，也改變了管 道中的共振聲模態(tài)，進(jìn)而降低了低頻顫振，改善試驗(yàn)段流場(chǎng)和聲場(chǎng)的試驗(yàn)測(cè)量環(huán)境。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為原有風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的俯視圖(剖視)。 圖2為原有風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的主視圖。 圖3為原有風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的右視圖。
圖4為本實(shí)用新型采用吸振腔后風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的俯視圖(剖視)。
圖5為本實(shí)用新型采用吸振腔后風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖6為本實(shí)用新型釆用吸振腔后風(fēng)洞結(jié)構(gòu)的右視圖。
圖7為原有結(jié)構(gòu)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)處不同風(fēng)速下壓力脈動(dòng)系數(shù)的變化情況。
圖8為采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)后的壓力脈動(dòng)系數(shù)圖。
圖9為采用本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)后的壓力脈動(dòng)系數(shù)圖。
圖中標(biāo)號(hào)l為噴口， 2為射流段，3為收集口， 4為擴(kuò)散段，5為第一拐角，6為第一過(guò) 渡段，7為第二拐角，8為駐室，9為擴(kuò)散段與吸振腔之間的通風(fēng)孔，IO為第二拐角與吸振腔 之間的通風(fēng)孔，ll為吸振腔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型適用的一種開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué)風(fēng)洞由風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)擴(kuò)散段、第三拐角、換 熱器、第四拐角、蜂窩器、阻尼網(wǎng)、收縮段、噴口、射流段、收集口、擴(kuò)散段、第一拐角、 第一過(guò)渡段、第二拐角及風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)段組成。圖4、圖5和圖6示出了其中一部分，其中的噴口 1、射流段2、收集口3位于駐室8內(nèi)，擴(kuò)散段4、第一拐角5、第一過(guò)渡段6和第二拐角7構(gòu)
成了風(fēng)洞的部分回流管道。本實(shí)用新型是在回流管道的上方設(shè)置了吸振腔11,用于抑制低頻 顫振，在擴(kuò)散段4的頂部開(kāi)設(shè)了一個(gè)與吸振腔11相連通的通風(fēng)孔9，在第二拐角7的頂部開(kāi) 設(shè)了一個(gè)與吸振腔11相連通的通風(fēng)孔10，通風(fēng)孔9和通風(fēng)孔10都可以單獨(dú)啟閉。
本實(shí)用新型適用的開(kāi)口回流式氣動(dòng)—聲學(xué)風(fēng)洞吸振腔結(jié)構(gòu)，可以抑制低頻顫振、改善駐 室聲學(xué)環(huán)境和流場(chǎng)品質(zhì)。對(duì)于低頻顫振幅值產(chǎn)生的抑制效果，可以通過(guò)計(jì)算壓力脈動(dòng)系數(shù) Cp，peak來(lái)衡量，計(jì)算方法如下
^ in、 zu 乂 P咖 ^辦" Q7，/ ed——某一頻率段下峰值處壓力脈動(dòng)系數(shù)；
》max一最大脈動(dòng)壓力值；
/V 一測(cè)點(diǎn)動(dòng)壓；
A——參考?jí)毫?20//Pa)
丄/;，;jed——某一頻率段下峰值處聲壓級(jí)。
用原有結(jié)構(gòu)和本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)繪制壓力脈動(dòng)系數(shù)圖可以看出本 實(shí)用新型結(jié)構(gòu)在抑制低頻顫振方面的效果。
圖7是原有結(jié)構(gòu)的壓力脈動(dòng)系數(shù)圖，圖8是在打開(kāi)擴(kuò)散段4與吸振腔11之間的通風(fēng)孔9 的情況下，本實(shí)用新型的壓力脈動(dòng)系數(shù)圖，圖9是在打開(kāi)第二拐角7與吸振腔11之間的通風(fēng)
孔10的情況下，本實(shí)用新型的壓力脈動(dòng)系數(shù)圖。每個(gè)圖中的3條曲線對(duì)應(yīng)于三個(gè)不同的頻率 段。
通常情況下，低頻顫振幅值隨著風(fēng)速的增加不斷增加，如圖7所示。對(duì)比圖8和圖7， 可以看到第三頻率段的低頻顫振最大幅值從0. 63%降到了 0. 3%附近，降幅達(dá)到了 52. 4%。
在打開(kāi)第二拐角7與吸振腔11之間的通風(fēng)孔10的情況下，對(duì)比圖9和圖7可以看出， 第一頻率段的低頻顫振最大幅值從1. 2%降到了 0. 7錢(qián)附近，降幅接近38%。
改變通風(fēng)孔9和通風(fēng)孔10的面積，吸振腔11對(duì)低頻顫振又會(huì)產(chǎn)生不同的抑制效果。這 說(shuō)明吸振腔與回流管道之間通風(fēng)孔的位置和面積都會(huì)影響低頻顫振的抑制效果。從實(shí)驗(yàn)的結(jié) 果來(lái)看，本實(shí)用新型取得了很好的效果，駐室中軸線處標(biāo)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)的低頻顫振幅值最大降幅可 達(dá)52.4%，特別是針對(duì)不同風(fēng)速段出現(xiàn)的顫振峰值，可以由不同的孔及不同的開(kāi)孔面積連接吸 振腔來(lái)進(jìn)行控制，這些都有利于風(fēng)洞中進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)及噪聲分析實(shí)驗(yàn)，從而取得可信的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)-聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)洞包括駐室(8)和由擴(kuò)散段(4)、第一拐角(5)、第一過(guò)渡段(6)、第二拐角(7)、風(fēng)機(jī)及進(jìn)出風(fēng)段、第三、四拐角、第二過(guò)渡段、收縮段構(gòu)成的回流管道，其特征是所述由擴(kuò)散段、第一拐角、第一過(guò)渡段和第二拐角構(gòu)成的回流管道的上方設(shè)有吸振腔(11)，所述吸振腔(11)與回流管道之間至少設(shè)有一個(gè)通風(fēng)孔(9，10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)，其特征是 所述通風(fēng)孔(9)位于擴(kuò)散段(4)與吸振腔(11)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)一聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)，其特征是 所述通風(fēng)孔(10)位于第二拐角(7)與吸振腔(11)之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于開(kāi)口回流式氣動(dòng)-聲學(xué)風(fēng)洞的低頻顫振抑制結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)洞包括駐室和由擴(kuò)散段、第一拐角、第一過(guò)渡段、第二拐角、風(fēng)機(jī)及進(jìn)出風(fēng)段、第三、四拐角、第二過(guò)渡段、收縮段構(gòu)成的回流管道，所述由擴(kuò)散段、第一拐角、第一過(guò)渡段和第二拐角構(gòu)成的回流管道上方設(shè)有吸振腔，所述吸振腔與回流管道之間至少設(shè)有一個(gè)通風(fēng)孔。本實(shí)用新型從研究駐室內(nèi)發(fā)生低頻顫振現(xiàn)象的誘導(dǎo)因素出發(fā)，在回流管道上方增加吸振腔結(jié)構(gòu)，并在回流管道和吸振腔之間開(kāi)孔，從而吸收了某些頻段的低頻顫振能量，也改變了管道中的共振聲模態(tài)，進(jìn)而降低了低頻顫振，改善試驗(yàn)段流場(chǎng)和聲場(chǎng)的試驗(yàn)測(cè)量環(huán)境。
文檔編號(hào)G01M9/04GK201060094SQ20072014403
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者鋼 萬(wàn), 楊志剛, 王毅剛, 鄭志強(qiáng) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)