專利名稱：超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞，尤其涉及一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代空氣動力學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空氣動力學(xué)機理問題研究越來越重要，作為 典型的可壓縮剪切流動，超聲速邊界層研究不僅具有廣泛的應(yīng)用背景而且具有重要理論 意義，如軸對稱飛行器的氣動控制、軸對稱發(fā)動機的動力性能。存在展向曲率的邊界層 流場精細結(jié)構(gòu)還有待深入研究。一百多年的邊界層研究表明，邊界層尤其是超聲速邊界 層中仍然存在大量未被認清的問題，這些問題困擾流體力學(xué)科研人員的同時，也對邊界 層的工程應(yīng)用提出了越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。超聲速邊界層的實驗研究亟待深入開展。超聲速軸對稱邊界層具有三維、非定常和多尺度的特征，定量流動成像技術(shù)是 研究這些特征的重要手段，它需要軸對稱邊界層風(fēng)洞具有良好的光學(xué)測量環(huán)境，相應(yīng)的 風(fēng)洞光學(xué)窗口需要針對研究對象的特點進行設(shè)計。從邊界層生成的方法來看，現(xiàn)有邊界層實驗?zāi)Ｐ椭饕袃纱箢愐活愂菍a(chǎn)生 邊界層的平板或圓錐等模型放到風(fēng)洞實驗段中進行研究，另一類是直接對風(fēng)洞壁面自身 產(chǎn)生的邊界層進行研究。文章 “M.Yoda，J.Westerweel，Particle image velocimetry studies of a boundary layer perturbed by localized suction, Experiments in Fluids.30 239—245, 2001.” 設(shè)計了
一個用于流動控制研究的200mmX60mm低速邊界層平板模型，安裝在低速風(fēng)洞實驗段 中，模型下表面距風(fēng)洞壁面70mm，采用兩個底座固定支撐。文章"M.W.Smith, A.J.Smits，Visualization of the structure of supersonic turbulent boundary layers.Experiments in Fluids 18 288-302，1995” 開展了兩組超聲速邊界層實驗
研究。第一組研究是在Princeton大學(xué)200mmX 200mm的下吹式超聲速風(fēng)洞壁面上進行 的，實驗區(qū)域距離噴管出口 1.9m，當(dāng)?shù)剡吔鐚雍穸?8mm，基于動量損失厚度的雷諾數(shù) 為81900，速度為580m/s，馬赫數(shù)2.82。另外一組直接研究實驗段截面為13mmX 26mm 的超聲速風(fēng)洞壁面邊界層，在觀察區(qū)域的四壁開有光學(xué)窗口，以便于光學(xué)測試技術(shù)的實 施，觀察區(qū)域處邊界層厚度為4.2_，基于動量損失厚度定義的雷諾數(shù)為25000。文章"D.Heitmann et al., Non-intrusive generation of instability waves in a planar hypersonic boundary layer.Experiments in Fluids, Published online 05August 2010."開展了 高超聲速邊界層流場的研究，其邊界層模型為630mmX 200mm的鋼制平板，前緣斜切角 為10°，模型前端兩側(cè)安裝330mmX70mm的側(cè)翼，以抑制三維效應(yīng)對邊界層的影響， 整個邊界層模型安裝在HBL高超聲速風(fēng)洞的實驗段中?；谀Ｐ偷倪吔鐚訉嶒炑芯糠椒ǖ闹饕獑栴}在于一、超聲速流場中圓錐邊界 層前緣不可避免地產(chǎn)生激波，該激波經(jīng)過壁面或自由射流邊界反射后會與邊界層相互作 用，產(chǎn)生復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)，不利于邊界層自身精細結(jié)構(gòu)的研究；二、因為風(fēng)洞并不是針 對邊界層研究所設(shè)計的，相應(yīng)的實驗艙一般較大，不利于采用光學(xué)非接觸測試技術(shù)對邊界層精細結(jié)構(gòu)進行觀測；三、某些下吹式風(fēng)洞雷諾數(shù)較大，流場未經(jīng)降噪處理，嚴重影 響邊界層的轉(zhuǎn)捩與失穩(wěn)特性，不利于機理研究。直接采用風(fēng)洞壁面產(chǎn)生邊界層進行研究，雖然克服了激波干擾的問題，但難以 采用光學(xué)手段觀測噴管內(nèi)部邊界層，這對研究上游流場結(jié)構(gòu)對邊界層的影響是十分不利的。除此之外，現(xiàn)有風(fēng)洞兩側(cè)壁邊界層的發(fā)展嚴重干擾主邊界層的流場結(jié)構(gòu)，同樣不利 于機理研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，用于研究受展 向曲率影響的超聲速邊界層結(jié)構(gòu)，其便于光學(xué)非接觸測試技術(shù)的實施。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在 于，包括前過渡段，用于引入氣流，并對氣流進行第一級整流；穩(wěn)定段，連接在過渡 段的下游，用于對氣流進行第二級整流；以及噴管實驗段，連接在穩(wěn)定段的下游，并相 對于一旋轉(zhuǎn)軸線呈扇形的軸對稱結(jié)構(gòu)，包括外周壁、內(nèi)周壁以及連接外周壁和內(nèi)周壁的 兩個側(cè)壁，其中至少在側(cè)壁上形成有透明窗口，噴管實驗段包括噴管部，構(gòu)造成單邊 膨脹噴管結(jié)構(gòu)，以及實驗部，位于噴管部的下游。進一步地，超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞還包括擴壓段，具有沿朝向下游方向收縮 的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。上述超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞還包括中過渡段，連接在穩(wěn)定段和噴管實驗段之 間，其通道的截面形狀從與上游端的穩(wěn)定段對應(yīng)的截面形狀過渡到與下游端的噴管實驗 段對應(yīng)的截面形狀。進一步地，過渡段的橫截面從上游端向下游端呈由圓形輪廓向矩形輪廓過渡的 變化形態(tài)。進一步地，穩(wěn)定段的橫截面呈矩形，包括相平行的外周壁和內(nèi)周壁以及連接外 周壁和內(nèi)周壁的兩個側(cè)壁。進一步地，噴管實驗段的橫截面為扇形環(huán)的形狀。進一步地，外周壁和內(nèi)周壁中之一形成噴管膨脹邊，噴管膨脹邊的壁面沿旋轉(zhuǎn) 軸線方向的旋轉(zhuǎn)母線為噴管型面曲線，外周壁和內(nèi)周壁中之另一形成噴管非膨脹邊，該 噴管非膨脹邊的壁面沿旋轉(zhuǎn)軸線方向的旋轉(zhuǎn)母線為直線。進一步地，噴管非膨脹邊的壁面為柱面或錐面，并構(gòu)成生成超聲速軸對稱邊界 層的邊界層壁面。進一步地，噴管實驗段的各個周壁一體形成，從而噴管膨脹邊的壁面和噴管非 膨脹邊的壁面均形成一體的連續(xù)壁面。進一步地，噴管實驗段的通道截面的周徑比位3，其中t按照下式確定t = c’ / r'，其中C’為內(nèi)周壁壁面的周向長度，r’為內(nèi)、外周壁壁面之間的空間距離。進一步地，噴管實驗段的實驗部的外周壁和內(nèi)周壁中的一個或兩個上形成有透 明窗口，兩個側(cè)壁中的一個或兩個上形成有透明窗口。進一步地，透明窗口向前延伸到所述噴管部所在區(qū)域。進一步地，穩(wěn)定段中包括整流裝置，整流裝置包括蜂窩器和沙網(wǎng)。
本發(fā)明具有以下技術(shù)效果
1.通過在風(fēng)洞的噴管實驗段設(shè)置為相對于一旋轉(zhuǎn)軸線呈扇形的軸對稱結(jié)構(gòu)，并 將噴管實驗段的噴管部構(gòu)造成單邊膨脹噴管結(jié)構(gòu)，從而可以模擬環(huán)形噴管的軸對稱邊界 層流場。由于噴管實驗段設(shè)置為扇形結(jié)構(gòu)，在周壁中的至少扇形側(cè)壁上，特別是在四個 周壁上均形成有透明窗口，因而可以對噴管實驗段中形成的軸對稱邊界層流場進行觀察 和光學(xué)非接觸測試，以便于對超聲速邊界層的流場特性進行研究。
2.在穩(wěn)定段和噴管實驗段之間設(shè)置截面過渡的中過渡段，可以使穩(wěn)定段的氣流 平穩(wěn)地進入噴管實驗段，從而有利于生成理想的軸對稱邊界層流場流態(tài)。
3.將噴管實驗段的周徑比設(shè)置為大于3，優(yōu)選大于4，可以有效地消除左右連接 側(cè)壁的氣體粘性效應(yīng)對邊界層流場的影響，以利于獲得理想的流場流態(tài)。
4.噴管實驗段的各個周壁一體形成，從而噴管膨脹邊的壁面和噴管非膨脹邊的 壁面均形成一體的連續(xù)壁面，因而整個噴管壁面曲率連續(xù)，有利于全流場消波，避免傳 統(tǒng)圓錐邊界層中，圓錐前緣激波反射帶來的干擾。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu) 點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性 實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1示出了本發(fā)明的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞的立體結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，示出了風(fēng)洞的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)；
圖3為圖1中噴管實驗段的放大結(jié)構(gòu)示意圖；以及
圖4為噴管實驗段沿旋轉(zhuǎn)軸線的縱向剖面的6種構(gòu)型示意圖，示出了噴管實驗段 中的內(nèi)周壁與外周壁的結(jié)構(gòu)曲線(旋轉(zhuǎn)母線)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限 定和覆蓋的多種不同方式實施。
本文中所稱的外周壁是指風(fēng)洞結(jié)構(gòu)中相對于旋轉(zhuǎn)軸線而言位于較遠側(cè)的周壁， 內(nèi)周壁是指風(fēng)洞結(jié)構(gòu)中相對于該旋轉(zhuǎn)軸線而言位于較近側(cè)的周壁。
參見圖1，圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，包括前 過渡段1，用于引入氣流(氣流可以是空氣流，根據(jù)實驗?zāi)康?、領(lǐng)域、要求等的不同，也 可以采用其他氣體)，并對氣流進行第一級整流，將外界的無規(guī)律流動的氣流通過前過渡 段1使之形成具有一定流動特性的氣流，為其進入穩(wěn)定段2做好準備；穩(wěn)定段2，連接在 過渡段1的下游，用于對從前過渡段1流入其中的氣流進行第二級整流，使氣流形成實驗 所需要的流動特性，并使氣流進入噴管實驗段3中以便進行加速和實驗；以及噴管實驗 段3，連接在穩(wěn)定段2的下游，并相對于一旋轉(zhuǎn)軸線O呈扇形的軸對稱結(jié)構(gòu)，所述噴管實 驗段3的周壁中的至少扇形側(cè)壁(側(cè)壁北和3d，即扇形結(jié)構(gòu)的側(cè)面)上形成有透明窗口，所述噴管實驗段3包括噴管部31，構(gòu)造成單邊膨脹噴管結(jié)構(gòu)，以及實驗部32，位于所 述噴管部的下游。通過在風(fēng)洞的噴管實驗段3設(shè)置為相對于一旋轉(zhuǎn)軸線O呈扇形的軸對 稱結(jié)構(gòu)，并將噴管實驗段的噴管部構(gòu)造成單邊膨脹噴管結(jié)構(gòu)，從而可以模擬環(huán)形噴管的 軸對稱邊界層流場。由于噴管實驗段設(shè)置為扇形結(jié)構(gòu)，在周壁中的至少側(cè)壁(例如形成 為扇形環(huán)的側(cè)邊的側(cè)壁)上形成有透明窗口，可以對噴管實驗段中形成的軸對稱邊界層 流場進行觀察。為了能夠進行光學(xué)非接觸測試，以便于對超聲速邊界層的流場特性進行 研究，優(yōu)選地，在噴管實驗段的四個周壁上均形成有透明窗口，四壁均裝有光學(xué)玻璃。在噴管實驗段3的下游設(shè)置有擴壓段4，具有沿朝向下游方向收縮的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。 擴壓段4可以對進入其中的在噴管實驗段3中已經(jīng)調(diào)試好的氣流進行擴壓節(jié)能，以提高風(fēng) 洞的啟動性能，并將處理之后的氣流送入下一個階段。由于噴管實驗段3的結(jié)構(gòu)特性， 在穩(wěn)定段2和噴管試驗段3之間還設(shè)置有中過渡段5，其通道的截面形狀從與上游端的穩(wěn) 定段2對應(yīng)的截面形狀過渡到與下游端的噴管實驗段3對應(yīng)的截面形狀，使穩(wěn)定段2和噴 管實驗段3各自的原有結(jié)構(gòu)不用改變，能夠保證實驗的穩(wěn)定進行。通過該中過渡段5， 可以使穩(wěn)定段2的氣流平穩(wěn)地進入噴管實驗段3，從而有利于生成理想的軸對稱邊界層流 場。在一個未示出的實施例中，噴管實驗段3與擴壓段4之間還設(shè)置有后過渡段，該過渡 段通道的截面形狀從與上游端的噴管實驗段3對應(yīng)的截面形狀過渡到與下游端的擴壓段4 對應(yīng)的截面形狀，使噴管實驗段3與擴壓段4的銜接更加自然，也減少了加工難度，提高 了實驗精度。本實施例中，超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞的過渡段1的橫截面從上游端向下游端 呈由圓形輪廓向矩形輪廓過渡的變化形態(tài)。入口處圓形輪廓可以方便地與外部送風(fēng)設(shè)備 的圓形出風(fēng)口相連接。如果外部送風(fēng)設(shè)備的出風(fēng)口為矩形，則過渡段上游端只需要配置 相應(yīng)的矩形輪廓即可。過渡段1與穩(wěn)定段2連接的下游端形成矩形輪廓，可以與穩(wěn)定段 2的矩形輪廓良好銜接。如圖3所示，超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞的穩(wěn)定段2的橫截面呈矩形，包括相平行 的外周壁和內(nèi)周壁以及連接外周壁和內(nèi)周壁的兩個側(cè)壁，可以使從過渡段1進入的氣體 在其中穩(wěn)定的流動。噴管實驗段3的橫截面為扇形環(huán)的形狀，包括外周壁3a和內(nèi)周壁3b 以及連接外周壁3a和內(nèi)周壁3b的兩個側(cè)壁3c、3d，外周壁3a和內(nèi)周壁3b中之一形成噴 管膨脹邊，噴管膨脹邊的壁面沿旋轉(zhuǎn)軸線方向的旋轉(zhuǎn)母線為噴管型面曲線Li，外周壁3a 和內(nèi)周壁3b中之另一形成噴管非膨脹邊，該噴管非膨脹邊的壁面沿旋轉(zhuǎn)軸線O方向的旋 轉(zhuǎn)母線為直線L2。再參見圖4，其所示為噴管實驗段沿旋轉(zhuǎn)軸線的縱向剖面的6種構(gòu)型，分別標以 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)，從這種6種構(gòu)型中可以看到，外周壁3a和內(nèi)周壁3b由 各自母線沿旋轉(zhuǎn)軸線O方向旋轉(zhuǎn)之后形成，內(nèi)周壁3b為圓柱形或圓錐形，外周壁3a形 成噴管的噴管型面曲線，或者是內(nèi)周壁3b形成噴管型面曲線，外周壁3a為圓柱形或圓錐 形。6種構(gòu)型具體說明如下。在第(a)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為噴管型面曲線Li， 內(nèi)周壁32的母線為直線Li，且直線Ll相對旋轉(zhuǎn)軸線O平行；在第(b)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為噴管型面曲線Li， 內(nèi)周壁32的母線為直線L2，且直線L2相對旋轉(zhuǎn)軸線O以預(yù)定夾角傾斜，從上游到下游逐漸遠離旋轉(zhuǎn)軸線O；在第(C)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為噴管型面曲線Li，內(nèi)周壁32的母線為直線L2，且直線L2相對旋轉(zhuǎn)軸線O以預(yù)定夾角傾斜，從上游到下游 逐漸靠近旋轉(zhuǎn)軸線O；在第(d)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為直線L2，內(nèi)周壁32的母線為噴管型面曲線Li，且直線L2相對旋轉(zhuǎn)軸線O平行；在第(e)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為直線L2，內(nèi)周壁32的母線為噴管型面曲線Li，且直線L2相對旋轉(zhuǎn)軸線O以預(yù)定夾角傾斜，從上游到下游逐 漸靠近旋轉(zhuǎn)軸線O；在第(f)種構(gòu)型中，相對于旋轉(zhuǎn)軸線O，外周壁31的母線為直線L2，內(nèi)周壁32 的母線為噴管型面曲線Li，且直線L2相對旋轉(zhuǎn)軸線O以預(yù)定夾角傾斜，從上游到下游逐 漸遠離旋轉(zhuǎn)軸線O。噴管實驗段3的實驗部32的外周壁3a和內(nèi)周壁3b中的一個或兩個上形成有透 明窗口，兩個側(cè)壁3c，3d中的一個或兩個上形成有透明窗口，透明窗口向前延伸到噴管 部31所在區(qū)域，以便于全面地觀察和研究超聲速軸對稱邊界層的形成前后演變過程。由 于中過渡段5的存在，從穩(wěn)定段2進入噴管實驗段3中的氣流仍然具有較好的流動特性， 能夠更好地保證實驗的準確性。噴管實驗段3的特殊結(jié)構(gòu)，有助于使得進入其中的氣流 形成理想的超聲速軸對稱邊界層流場流態(tài)。優(yōu)選地，為了便于光學(xué)非接觸測試技術(shù)的實 施，可以將整個噴管實驗段的四壁均配置為可透明窗口，或者，可以將實驗部的四壁均 配置為光學(xué)玻璃，將噴管部的柱面或錐面壁以及側(cè)壁也配置為光學(xué)玻璃。另外，噴管的 柱面或錐面壁表面紋理采用超精細加工技術(shù)進行控制，以研究流動控制技術(shù)對邊界層精 細結(jié)構(gòu)的影響在本實施例中，噴管非膨脹邊的壁面為柱面或錐面，并構(gòu)成生成氣體流邊界層 的邊界層壁面。噴管實驗段3的各個周壁均為一體形成，從而所述噴管膨脹邊的壁面和 噴管非膨脹邊的壁面均形成一體的連續(xù)壁面噴管。實驗段3的通道截面的周徑比位3。 其中t按照下式確定t = c’ /r'，其中C’為內(nèi)周壁壁面的周向長度，r’為內(nèi)、外周 壁壁面之間的空間距離，具體地，其也可以按照內(nèi)、外周壁壁面之間相對旋轉(zhuǎn)軸線O的 半徑差來確定。優(yōu)選地，周徑比位4，可以有效地消除左右連接側(cè)壁邊界層對軸對稱邊界 層流場的影響，以利于獲得理想的流場流態(tài)。噴管實驗段3的各個周壁一體形成，從而 噴管膨脹邊的壁面和噴管非膨脹邊的壁面均形成一體的連續(xù)壁面，因而整個噴管壁面曲 率連續(xù)，有利于全流場消波，避免傳統(tǒng)圓錐邊界層中，圓錐前緣激波反射帶來的干擾。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，穩(wěn)定段2中包括整流裝置22，整流裝置22包括 蜂窩器和沙網(wǎng)，蜂窩器可有效的抑制來流的橫向脈動，沙網(wǎng)可使大尺度旋渦碎裂為小尺 度旋渦。噴管實驗段型面整體設(shè)計整體加工，以優(yōu)化噴管曲線，減小噴管邊界層厚度， 抑制雜波產(chǎn)生。在超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞中的邊界層壁面上可以布置流動控制裝置，例如， 可以適當(dāng)?shù)卦谶吔鐚颖诿娴娜炕蛑辽倬植繀^(qū)域上布置有表面紋理(例如粗糙度、是否 有條紋或其他形狀的表面圖案、條紋或其他圖案的延伸方向等)，通過流動控制裝置，可 以更方便地調(diào)控邊界層的流態(tài)，可以進一步保證實驗的精確度。
由上述描述可知，根據(jù)本發(fā)明的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，可以對噴管實驗段 中形成的軸對稱邊界層流場進行光學(xué)非接觸測試，以便于對超聲速邊界層的流場特性進 行研究，可以有效地消除左右連接側(cè)壁的氣體粘性效應(yīng)對邊界層流場的影響，以利于獲 得理想的流場流態(tài)，有利于全流場消波，避免傳統(tǒng)圓錐邊界層中，圓錐前緣激波反射帶 來的干擾。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，包括前過渡段(1)，用于引入氣流，并對氣流進行第一級整流； 穩(wěn)定段(2)，連接在所述過渡段(1)的下游，用于對氣流進行第二級整流；以及 噴管實驗段(3)，連接在所述穩(wěn)定段(2)的下游，并相對于一旋轉(zhuǎn)軸線(O)呈扇形 的軸對稱結(jié)構(gòu)，包括外周壁(3a)、內(nèi)周壁(3b)以及連接所述外周壁(3a)和內(nèi)周壁(3b) 的兩個側(cè)壁(3c，3d)，其中至少在所述側(cè)壁上形成有透明窗口，所述噴管實驗段(3)包 括噴管部(31)，構(gòu)造成單邊膨脹噴管結(jié)構(gòu)，以及 實驗部(32)，位于所述噴管部的下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，還包括擴壓段(4)，具有沿朝向下游方向收縮的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，還包括中過渡段(5)，連接在所述穩(wěn)定段(2)和所述噴管實驗段(3)之間，其通道的截面形狀從與上游端 的所述穩(wěn)定段(2)對應(yīng)的截面形狀過渡到與下游端的所述噴管實驗段(3)對應(yīng)的截面形 狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述過渡段(1)的 橫截面從上游端向下游端呈由圓形輪廓向矩形輪廓過渡的變化形態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述穩(wěn)定段(2) 的橫截面呈矩形，包括相平行的外周壁和內(nèi)周壁以及連接所述外周壁和內(nèi)周壁的兩個側(cè)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述噴管實驗段 (3)的橫截面為扇形環(huán)的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述外周壁(3a) 和內(nèi)周壁(3b)中之一形成噴管膨脹邊，所述噴管膨脹邊的壁面沿所述旋轉(zhuǎn)軸線方向的旋 轉(zhuǎn)母線為噴管型面曲線，所述外周壁(3a)和內(nèi)周壁(3b)中之另一形成噴管非膨脹邊，該 噴管非膨脹邊的壁面沿所述旋轉(zhuǎn)軸線方向的旋轉(zhuǎn)母線為直線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述噴管非膨脹邊 的壁面為柱面或錐面，并構(gòu)成生成超聲速軸對稱邊界層的邊界層壁面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述噴管實驗段 (3)的各個周壁一體形成，從而所述噴管膨脹邊的壁面和噴管非膨脹邊的壁面均形成一體 的連續(xù)壁面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述噴管實驗段 (3)的通道截面的周徑比位3，其中t按照下式確定t = c，/r'，其中C’為內(nèi)周壁壁面的周向長度，r’為內(nèi)、外周壁壁面之間的空間距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述噴管實驗段 (3)的實驗部(32)的外周壁(3a)和內(nèi)周壁(3b)中的一個或兩個上形成有透明窗口，兩個 側(cè)壁(3c，3d)中的一個或兩個上形成有透明窗口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述透明窗口向前延伸到所述噴管部(31)所在區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，其特征在于，所述穩(wěn)定段(2) 中包括整流裝置(22)，所述整流裝置包括蜂窩器和沙網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲速軸對稱邊界層風(fēng)洞，包括前過渡段(1)，用于引入氣流，并對氣流進行第一級整流；穩(wěn)定段(2)，連接在所述過渡段(1)的下游，用于對氣流進行第二級整流；以及噴管實驗段(3)，連接在所述穩(wěn)定段(2)的下游，并相對于一旋轉(zhuǎn)軸線(O)呈扇形的軸對稱結(jié)構(gòu)，包括外周壁(3a)、內(nèi)周壁(3b)以及連接所述外周壁(3a)和內(nèi)周壁(3b)的兩個側(cè)壁(3c，3d)，其中至少在所述側(cè)壁上形成有透明窗口，所述噴管實驗段(3)包括噴管部(31)，構(gòu)造成單邊膨脹噴管結(jié)構(gòu)，以及實驗部(32)，位于所述噴管部的下游，可以對噴管實驗段中形成的軸對稱邊界層流場進行觀察和光學(xué)非接觸測試，以便于對超聲速邊界層的流場特性進行研究。
文檔編號G01M9/04GK102023077SQ20101055128
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 梁劍寒, 王振國, 趙玉新 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)