一种箱体内部气体整流结构

技术领域

本发明涉及空气动力学风洞试验领域，具体涉及到一种箱体内部气体整流结构。

背景技术

在一些特种实验空气动力学领域，要求在一个箱体内对特定实验模型进行流量和推力的校准，获得流量系数和推力系数。校准时，实验模型产生的喷流会在箱体内部流动，通常情况下，实验模型产生喷流从箱体入口流向箱体出口。在流动过程中，一方面，不同的工况下的喷流自身可能存在卡门涡街、激波、膨胀波等复杂的非定常流动，使得喷流出现明显的不稳定特性，进而影响箱体内部流动的稳定性；另一方面，喷流在箱体内部会形成剪切层，剪切层受到下游压力波动影响，产生一个速度扰动，这个扰动随剪切层向下游发展的过程中逐渐形成一个大尺度旋涡，从而影响箱体内部流动的稳定性；此外，喷流在箱体内部会逐渐扩散，并产生引射作用，带动喷流主要区域之外的气体流动，导致箱体周边的空腔产生多个不同尺度的旋涡，形成空腔流动，影响流动稳定性。箱体内部流动的稳定性直接影响校准流量系数和推力系数。一些极端情况下，箱体内部旋涡流动甚至会激励箱体结构，形成共振，造成设备和精密测试仪器的损坏。因此，为了获得精确的校准结果，箱体内部流动必须非常均匀和稳定，必须要通过合理气体整流方法对箱体内流动进行整流。

在箱体内部对气体进行整流主要有两个技术难点：

一是箱体内流动复杂，流动稳定性的影响因素多，整流难度大。喷流本身的稳定性、剪切层、空腔流动等都可能影响箱体的流动稳定性。箱体内部气流流动与常规管道或者风洞的流动存在明显差异，没有标准规范可以遵循，形成一套对不同影响因素都有效整流方法具有较大的难度。

二是整流装置必须要考虑校准试验结果，不能影响喷流的流量和推力的精确测量，否则会导致出现错误的校准结果。在低速流动情况下，流动具有向前传播的特性，在喷流后部布置整流器，如果设计不合理会导致喷流推力出现明显的偏差，如果流动不均匀还会影响抽吸流量测量，导致喷流流量出现误差，这些都会影响校准结果。

发明内容

本发明的目的是设计一种气体整流结构，完成对箱体内部气流进行整流，确保箱体内部气流的均匀和稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种箱体内部气体整流结构，包括箱体，所述箱体包括箱体入口、箱体等直段和箱体出口，其特征在于：所述箱体等直段内设置有若干层阻尼网，所有阻尼网均垂直于箱体的轴线，且分布在箱体入口与箱体出口之间，

阻尼网依次分为两部分，靠近箱体入口部分的每一层阻尼网上设置有一个除开网孔以外的孔洞，靠近箱体出口部分的每一层阻尼网上除开网孔以外不设置孔洞，相对于箱体入口口径的每一层阻尼网的孔洞具有扩开角，

从箱体入口开始最后一层具有孔洞的阻尼网上，孔洞内设置有蜂窝器。

在上述技术方案中，所有具有孔洞的阻尼网整体为环形结构，阻尼网的的外圈均与箱体等直段的内壁固定连接 。

在上述技术方案中，所有孔洞均设置在阻尼网的中心位置，孔洞的中垂线与箱体等直段的轴线重合。

在上述技术方案中，当箱体入口具有喷流时，喷流出口与孔洞位于同一圆锥面，孔洞相对于箱体入口口径构成大于0°的扩开角。

在上述技术方案中，所有没有孔洞的阻尼网为圆形结构，阻尼网的外圈与箱体等直段的内壁固定连接。

在上述技术方案中，所有的阻尼网沿着箱体等值段均匀分布，阻尼网将箱体等直段分割成体积相等的若干个空间。

在上述技术方案中，所述蜂窝器的外形结构与孔洞的形状一致，蜂窝器的外侧与阻尼网孔洞的内圈固定连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明在阻尼网的中间位置设置孔洞，保证了喷流不会近距直接冲击到整流器上，避免了因流动具有向前传播而影响影响喷流的推力，从而使得该整流方法对喷流推力系数的校准不产生明显影响；设置的蜂窝器对喷流进行导直，大幅减小了喷流的横向流动，进一步控制箱体内部大尺度旋涡的产生，使得气流方向更加一致，更加均匀；而没有孔洞的阻尼网进一步对气流进行梳理，使得箱体出口的排气流更加稳定，从而保证了抽吸流量的测量更加精准。

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是本发明的结构示意图；

其中：1是箱体，2是箱体入口，3是箱体出口，4是第一层阻尼网，5是第二层阻尼网，6是第三层阻尼网，7是第四层阻尼网，8是孔洞，9是扩开角，10是蜂窝器，11是第五层阻尼网，12是第八层阻尼网，13是喷流出口，14是喷流，15是排气流，16是箱体等直段。

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 所示，本实施例的箱体1包括箱体入口2、箱体出口3和箱体等直段16，在箱体等直段16内设置有若干层阻尼网，每一层阻尼网均垂直于等直段的轴线，本实施例以八层阻尼网进行具体的说明。

第一层阻尼网4、第二层阻尼网5、第三层阻尼网6、第四层阻尼网7分别为环形结构，这四层阻尼网的外圈与等值段的内壁固定连接。这四层阻尼网的中心位置设置有除开网孔以外的孔洞8，第一层阻尼网4、第二层阻尼网5、第三层阻尼网6、第四层阻尼网7上的孔洞8的直径依次增加，使得孔洞8的直径与来自箱体入口2的喷流出口位于同一圆锥面，从而使得第一层阻尼网4、第二层阻尼网5、第三层阻尼网6、第四层阻尼网7上的孔洞8相对于箱体入口2具有5°的扩开角9。

在第四层阻尼网7的孔洞内设置有一个蜂窝器10，蜂窝器10的外形结构为圆形，蜂窝器10的外壁与第四层阻尼网7的孔洞内壁固定连接。

从第五层阻尼网11开始到第八层阻尼网12，每一层阻尼网上均不在设置孔洞结构。

八层阻尼网沿着箱体等直段轴向均匀分布，将箱体等直段分割成九个提交相等的空间。

本实施例的八层阻尼网和一个蜂窝器的分布在箱体等直段内部形成很大的流动阻尼，能够使得由喷流出口13喷出的喷流14自身的流动更加稳定，约束喷流剪切层，扼制空腔流动，从而形成对箱体内不同的影响流动稳定的因素都有效的整流方法。在前三层阻尼网中部留孔，中孔扩开角为5°，保证了喷流不会近距直接冲击到整流器上，避免了因流动具有向前传播而影响影响喷流的推力，从而使得该整流方法对喷流推力系数的校准不产生明显影响。在第四层阻尼网中部安装了蜂窝器，对喷流进行导直，大幅减小了喷流的横向流动，进一步控制箱体内部大尺度旋涡的产生，使得气流方向更加一致，更加均匀；第五、六、七、八层阻尼网进一步对气流进行梳理，使得箱体出口3的排气流15更加稳定，从而保证了抽吸流量的测量更加精准。

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。