一种风洞试验的投水分布测量装置、测量方法

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，尤其是涉及一种风洞试验的投水分布测量装置、测量方法。

背景技术

近年来，在自然因素全球变暖、地震、雷电等情况下容易发生火灾，并且带来非常严重的后果，一旦森林中发生火灾，火势会迅速蔓延，而且道路条件差，在这种情况下，对消防员的救援起到了阻碍作用，很难在短时间内控制火势的大小。

目前针对森林中发生火灾常采用的救援方式是采用可以飞行到森林上方的飞行器（直升机或飞机），飞行器从发生火灾的森林附近的河流、湖泊、大海、水库等有水的地方汲取水，或者是飞行器直接在得知火灾消息后自身携带大量的水和灭火剂飞向森林中着火的地方，进行空中降水灭火，与地面上的消防员合力来控制火势的蔓延，降低火灾带来的巨大损失。

飞行器在空中降水的过程中，水容易受到很多因素的影响，如飞行器的姿态（俯仰角和侧滑角）和速度、水自身的重力、降水的形状和大小、距离着火点地面的高度，这些因素使得降水的效果比较复杂，不容易了解此时降水对火势的减小有多大的影响。因此，现在急需研究上述因素对飞行器投水产生的效果，进而提高灭火的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种风洞试验的投水分布测量装置，来解决上述现有技术存在的问题，包括集水组件、测量组件；

所述集水组件包括支撑件、集水件、导水件、支架；所述集水件固定安装在所述支撑件中；所述集水件包括多个集水单元，多个所述集水单元之间两两紧密连接形成网格结构；

所述导水件的数量与所述集水单元数量相同，所述导水件一端与所述集水单元连通，另一端固定于支架上；

所述测量组件用于测量所述集水单元中收集到的水。

进一步地，多个所述集水单元的结构完全相同。

进一步地，所述集水件还包括多个出水单元，所述出水单元的一端与集水单元一端密封连接。

进一步地，所述出水单元远离所述集水单元的一端与所述导水件密封可拆卸连接。

进一步地，所述集水单元形状为方孔型或蜂窝状。

进一步地，还包括收纳件，所述收纳件的一端与所述集水件下方连接，所述收纳件为中空设置，其横截面为对称翼型，所述导水件穿过所述收纳件。

进一步地，还包括支座，所述支座的一端固定连接于支撑件下方，所述支座的高度可调节。

进一步地，所述支架包括支撑板和底座，所述支撑板一端固定安装于底座上，另一端的两侧面设置有支撑槽。

进一步地，所述支撑槽形状为U形。

本发明还提供了一种风洞试验投水分布测量方法，包括上述实施例所述的测量装置，其测量方法包括如下步骤：

步骤S1：将上述实施例所述的测量装置布置于风洞中；

步骤S2：预设风洞试验中飞行器的姿态（俯仰角和侧滑角）、试验段的气流速度和集水组件的高度；

步骤S3：飞行器在集水组件上方进行投水，集水组件对投下的水进行收集；

步骤S4：将集水组件中每个集水单元收集到的水通过其连通的导水件导出，采用测量组件对导出的水进行测量，并根据测量结果判断飞行器的投水分布范围和投水量分布。

本发明的有益效果：

（1）现有技术中采用飞行器（直升机或者飞机）进行投水灭火，但是投水的过程容易受到飞行器的姿态（俯仰角和侧滑角）和速度、水自身的重力、降水的形状和大小、距离着火点地面的高度等诸多因素的影响，无法获得此时飞行器的投水对灭火效果的影响大小，因此本发明实施例提供了一种风洞试验中的飞行器投水分布测量装置和方法，采用该装置和方法可以获得飞行器在灭火投水的过程中，飞行器不同姿态和速度、距离灭火目标的不同高度时，投水范围的分布和投水量的分布，为后续采用飞行器投水提高灭火提供保障。

（2）本发明的投水分布测量装置包括了集水组件和测量组件，其中，集水组件中包括集水件，其中集水件由集水单元两两紧密连接形成网格状，该网格状集水件安装在飞行器下方，飞行器进行投水时，集水件收集此刻的投水，通过测量组件测量每个集水单元的投水量，可以获得飞行器投水的分布范围以及在这些范围中投水量的分布，该装置结构简单、易操作。

（3）本发明在风洞中进行试验时可以设定不同的试验条件，如保持集水组件距离飞行器的高度不变，设定飞行器的不同姿态（俯仰角和侧滑角）和不同的试验段气流速度，收集此时飞行器在集水组件中的投水分布，可以获得飞行器不同姿态和速度时投水分布的范围和投水量的分布，进而得知飞行器姿态和速度对投水时的灭火效果产生的影响。改变集水组件距离飞行器的高度，按照上述方法继续开展投水试验就可获得飞行器距离灭火目标的不同高度时对投水时的灭火效果产生的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中投水分布测量装置的结构示意图 ；

图2是本发明实施例1中集水件的结构示意图 ；

图3是本发明实施例1中支架的结构示意图；

图4是本发明实施例2中投水分布测量方法的流程示意图。

10-集水组件，11-支撑件，12-集水件，121-集水单元，122-出水单元，13-导水件，14-支架，141-支撑板，1411-支撑槽，142-底座，15-收纳件，16-支座，20-测量组件。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

实施例1：

本发明实施例1提供了一种风洞试验的投水分布测量装置，如图1所示，包括集水组件10、测量组件20；

所述集水组件10包括支撑件11、集水件12、导水件13、支架14；

所述集水件12固定安装在所述支撑件11中，所述集水件12包括多个集水单元121，多个所述集水单元121之间两两紧密连接形成网格结构；

所述导水件13的数量与所述集水单元121数量相同，所述导水件13一端与所述集水单元121连通，另一端固定于支架14上；

所述测量组件20用于测量所述集水单元121中收集到的水。

进一步地，多个所述集水单元121的结构完全相同。

上述方案中，支撑件11的中间位置设置为凹槽，集水件12安装在凹槽中，集水件12的形状与凹槽的形状相适应，这样设置的目的是集水件12与凹槽之间可以更好实现密封连接。

本实施例中，集水件12是由多个方形薄板，且每个薄板上等间距的设置有凹槽，多个薄板横竖排列，之间通过凹槽卡接进而形成网格状，除此之外，集水件12也可以是通过不同的薄板之间进行粘接而形成；或由多个小网格连接形成网格状，将集水件12设置成网格状可以很好的测量飞行器投水的分布，测量准确度高；集水件12所形成的网格高度与支撑件11的上表面保持在同一水平面上；集水件12具有多个集水单元121，每个集水单元121都有对应的唯一编号，并且与集水件12连通的导水件13上的编号一一对应，测量组件分别测量每个编号所导出来的水量。

所述导水件13为管子，在进行风洞试验前，确保管子中没有积水，且两端均是开放的，便于后续在进行试验中，集水件12收集的水进入集水单元121时其内部的空气能迅速通过导水件13的端口排出，避免对测量过程产生误差。其中，导水件13一端与集水单元121的下端连通，将集水单元121收集的水快速导出，防止一个或多个集水单元121中收集的水量溢出进入其相邻的集水单元121中，导致后续对投水分布测量结果出现较大偏差，不利于后期对投水分布对灭火效果影响的研究；导水件13的另一端固定在支架14上，其导水件13在支架14上的一端为排水端，其高度不能低于集水件12的上表面，防止在进行投水试验测量前，集水单元121和与其对应的导水件13排水端的水溢出。

所述支撑件11为方形，其前端设置为半圆弧面，后端设置为对称劈尖状，这样设置便于在风洞进行试验时减小对气流场的影响。

所述测量组件20可以为如图1中所示的称重筒和电子秤，也可以为量杯直接测量体积，在此不做限制。采用称重筒和电子秤时，收集到的水的质量除以水的密度，就可获得相应的收集到水的体积。相比之下采用电子秤比量杯容易获得数据，精确度也高，在此优先采用。

本实施例中将多个集水单元121的结构设置为完全相同，这样设置的目的是使得飞行器投下来的水落入的每个集水单元的几率相等，提高对投水分布测量结果的准确性。

在面对现有技术在采用飞行器投水进行灭火时，投水的过程容易受到飞行器姿态和速度、水自身的重力、降水的形状和大小、距离地面的高度等诸多因素的影响，无法计算此刻投水的分布对灭火效果的影响的技术问题，本发明实施例利用风洞试验来对飞行器在灭火时的投水分布进行测量，在飞行器的下方设置集水件，集水件设置为网格结构，通过该网格结构，可以很好的收集飞行器的投水，并且可以收集不同位置的投水，而且具有很多网格，对每个网格中的水进行测量，可以准确的测量出飞行器在不同姿态和速度、距离着火点地面不同高度的投水的分布范围以及投水的不同位置的投水量多少，有利于后续研究投水对灭火所带来的影响。

进一步地，所述集水件12还包括多个出水单元122，所述出水单元122的一端与所述集水单元121一端密封连接。

进一步地，所述出水单元122远离所述集水单元121的一端与所述导水件13密封可拆卸连接。

如图2所示，每个集水单元121的下端均设置有出水单元122，两者之间连通，出水单元122呈“T”型，其上端面与集水单元121的下端密封连接，下端插入导水件13中进行密封连接，这样设置的目的是及时将集水单元121中收集的水导出，防止溅出和溢出使测量结果产生误差；“T”型的出水单元122为一体成型，或出水单元122设置为两部分，两部分组成“T”型，两部分直接可以通过焊接或粘接的方式进行固定连接；

出水单元122可以设置为板状，板上设置有通孔，收集的水可以通过通孔流入导水件13中；

出水单元122也可以设置为漏斗型等可以实现出水的形状。

集水单元121与出水单元122之间的连接可以为一体成型，密封效果好，防止集水单元121收集的水进入相邻的其他集水单元中。

出水单元122与导水件13之间为可拆卸连接，当导水件13与出水单元122中任何一个发生破损时，只用更换一个即可，若导水件13与出水单元122之间不是可拆卸连接时，当其中任何一个发生破损时，两个均需替换，该连接设置方便后续维修更换，且减小了维修成本。

进一步地，所述集水单元121形状为方孔型或蜂窝状。

集水单元121可以为如图1所示的方孔型，也可以设置为蜂窝状、三角形等，只要该形状的集水单元之间可以严丝合缝的进行连接均可。

进一步地，还包括收纳件15，所述收纳件15的一端与所述集水件12下方连接，所述收纳件15为中空设置，其横截面为对称翼型，所述导水件13穿过所述收纳件15。

如图1所示，收纳件15的横截面为对称翼型，中空设置，这样设置可以较大面积的固定在集水件12下表面中间的下方，将导水件13全部置于收纳件15内，使得装置变得整洁，且每个导水件13之间不会发生晃动，与出水单元122之间的连接避免产生松动和发生漏水，将收纳件15的横截面设置为对称翼型，不仅减小了风阻，也减小了对风洞试验段流场的影响。

进一步地，还包括支座16，所述支座16的一端固定连接于支撑件11下方，所述支座16的高度可调节。

如图1所示，支座16的一端与支撑件11连接，通过调节支座16的高度来实现支撑件11和集水件12与飞行器模型之间的高度，调节的方式为更换不同高度的支座16，或将支座16设置为可伸缩的实现自动调节高度。

进一步地，所述支架14包括支撑板141和底座142，所述支撑板141一端固定安装于底座142上，另一端的两侧面设置有支撑槽1411。

进一步地，所述支撑槽1411形状为U型。

如图3所示，所述支撑板141和底座142之间可以通过焊接、一体成型实现固定连接，在支撑板141的两侧对称设置有支撑槽1411，支撑槽1411具有多个，且形状可以设置为U型、V型等形状，能固定住导水件13即可，在进行测量时，从支架14上取出导水件13，采用测量组件20对导水件13中的水进行测量。

实施例2：

本发明实施例2还提供了一种风洞试验投水分布测量方法，如图4所示，其测量方法包括如下步骤：

步骤S1：将实施例1中所述的测量装置布置于风洞中；

步骤S2：预设风洞试验中飞行器的姿态（俯仰角和侧滑角）、试验段的气流速度和集水组件10的高度；

步骤S3：飞行器在集水组件10上方进行投水，集水组件10对投下的水进行收集；

步骤S4：将集水组件10中每个集水单元121收集到的水通过其连通的导水件13导出，采用测量组件20对导出的水进行测量，并根据测量结果判断飞行器的投水分布范围和投水量分布。

本发明在风洞中进行试验时可以设定不同的试验条件，如保持集水组件10距离飞行器的高度不变，设定飞行器不同的姿态（俯仰角和侧滑角）、试验段不同气流速度，收集此时飞行器在集水组件10中的投水分布，采用测量组件20测量集水组件10中每个集水单元121通过导水件13导出来的水量，此时可以获得飞行器不同姿态和速度时投水分布的范围和投水量的分布，进而得知飞行器不同姿态和速度对飞行器投水时的灭火效果产生的影响；调节支座16的高度，可改变集水组件10到飞行器模型之间的高度，按照上述方法继续开展投水试验就可获得飞行器距离灭火目标的不同高度对投水时的灭火效果产生的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。