一种用于流场视频和气动载荷测量的组合式腔体

技术领域

本发明涉及实验流体力学、空气动力学等交叉技术领域，具体为一种用于流场视频和气动载荷测量的组合式腔体。

背景技术

腔体结构因其特殊的结构形式和特点，是一种普遍存在于航空航天航海领域和工业装备的典型结构，其主要用于物品物资、作战武器、动力燃油存储和起落架存放等，通常具有几何参数多、结构复杂、非常规构型、工作环境苛刻等特点。然而，在风洞试验中的腔体不同于地面简单装备的结构形式，因其高速绕流结构的复杂性，导致作用在腔体结构的上的气动载荷变化情况复杂，且对外界的来流参数影响敏感，加上要与风洞来流参数和洞体结构参数配合安装，导致腔体试验模型的设计与加工成为了一个非常重要的关键环节，是影响气动载荷试验数据的基本条件。

针对空腔内非定常流动、流致噪声以及声振耦合问题，国内外学者借助水洞和风洞试验开展了大量的试验研究。试验手段包括腔壁表面非定常脉动压力测量、PIV、视频测量、纹影、弹性腔壁结构振动测量等。试验模型可以归纳为三种类型，一是金属制刚性空腔，主要用于测量腔体壁面附近的脉动压力，获得气动载荷特性；二是有机玻璃制刚性空腔，主要用于PIV、视频测量、纹影等流动结构显示测量；三是弹性空腔，主要用于研究弹性腔壁结构与腔内噪声的相互耦合特性。因此，针对不同的风洞试验内容，需要设计和加工不同的腔体试验模型。

然而，从许多国内外已有的例子可以看出，在针对具体问题的研究过程中往往包含多种试验类型内容，但上述三种腔体模型的设计与加工彼此相对独立，需要用多套试验模型才能完成全部的试验内容以获得气动载荷数据，导致腔体模型加工成本的大幅度提升。同时，针对不同试验类型内容，还需进行试验装置的拆装和腔体模型的频繁更换，显著增加了风洞试验的工作量；最关键的是难以同时同步集成获得腔体结构的流场结构视频测量、气动特性、静压分布、噪声载荷和振动响应。

发明内容

本发明的目的是设计一种组合式腔体，解决目前已有腔体在试验过程中存在的客观问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于流场视频和气动载荷测量的组合式腔体，包括基体，所述基体包括有为一体结构的前端和后端、连接前端和后端的框梁，所述前端、后端、框梁之间构成空腔结构，

在前端和后端上，相互对立的壁面上分别设置有凸出的连接部，所述连接部的一侧设置在框梁上，连接部的对称两侧分别设置有功能板，所述功能板设置在前端和后端之间的框梁上，功能板与连接部侧边活动连接，

所述框梁内设置有底板，所述底板与连接部活动连接。

在上述技术方案中，所述连接部包括设置在前端壁面上的第一连接部，和设置在后端壁面上的第二连接部，第一连接部和第二连接部同轴对称设置，功能板连接在第一连接部和第二连接部的同一侧面上。

在上述技术方案中，所述功能板与第一连接部和第二连接部之间设置有弹性壁面。

在上述技术方案中，所述功能板上设置有凸出的支撑部，所述弹性壁面U形结构，支撑部从U形结构内部对弹性壁面支撑连接。

在上述技术方案中，在弹性壁面的支撑端面与功能板之间的间隙内设置有垫板，所述垫板设置在支撑部上。

在上述技术方案中，所述第一连接部和第二连接部相互对立的壁面上分别设置有凸出部，所述凸出部上活动连接有连接板，连接板与凸出部之间为活动连接。

在上述技术方案中，与基体活动连接的功能板、连接板、底板三者构成基体内用于实验的空腔。

在上述技术方案中，所述功能板、连接板、底板能够与连接部分离、更换。

在上述技术方案中，包括盖板，所述盖板将所述底板固定在基体的下底面。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.研究内容的适用范围广，可同时应用于空腔非定常脉动压力测量试验、流动显示试验、声振特性研究等；

2.当试验研究内容较多时，通过更换零部件即可满足试验要求，避免加工多套模型，且组合式结构可节约原材料，进而大幅度降低了试验成本；

3.零部件组合方式简单，拆装便捷，简化了试验过程，缩短了周期，提高了试验效率。

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为本发明基体的主体结构示意图；

图2为本发明主体的爆炸结构示意图；

图3为本发明安装有玻璃时的整体结构的分解示意图。

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，是本实施例的基体结构示意图，具体为：基体1包括有前端和后端以及连接前端和后端的框梁6，前端、后端、框梁6为一体结构。在前端、后端和框梁6之间构成一个空腔结构5。在前端的的壁面上设置有凸出的第一连接部2，在后端的壁面上设置有凸出的第二连接部7，第一连接部2和第二连接部7沿着基体1轴向呈中心对称设置。

图1中所示，第一连接部2和第二连接部7的顶部与前端和后端的顶面齐平，连接部的左右与端面和框梁6之间形成一个可以用于支撑连接的台面。

如图2所示，在第一连接部2和第二连接部7的同一侧设置有功能板12，功能板12设置在框梁6上，并通过连接件与第一连接部2和第二连接部7上的连接孔4进行活动连接，而底板8设置在框梁6的框内，通过连接件与第一连接部2和第二连接部7进行活动连接。连接板10通过凸出部3与第一连接部2和第二连接部7的内端面活动连接。连接完毕后的功能板12、底板8和连接板10之间构成一个用于实验的腔体。

进一步的结构为：所述功能板12与框梁6和第一连接部2与第二连接部7之间设置有弹性板14，在功能板12上设置有凸出的支撑部15，弹性板14设置为U形结构，支撑部15从弹性板14的U形内部进行支撑连接，弹性板14活动连接到支撑部15上。在弹性板14与支撑部15进行连接后，弹性板14的连接端面与功能板12之间具有间隙，在间隙内设置垫板13，所述垫板13设置在支撑部15上。

在基体1的底部，设置有盖板9，所述盖板9固定连接在基体1上通过盖板9将底板固定在基体1中框梁内。

本实施例中，功能板12是可以进行更换的，采用不同的组合可以实现不同的试验目的。

实施例一

当基体1上在第一连接部2和第二连接部7的两侧只连接具有刚性的功能板12时，整个构建的腔体可以用于腔壁表面非定常脉动压力测量或油流试验。

实施例二

当在功能板12内壁组合连接弹性板14时，整个构建的腔体可以用于研究弹性腔壁与腔内噪声的相互耦合特性

实施例三

如图3所示，将功能板12和弹性板14更换为透明的有机玻璃板11时，整个构建的腔体可以用于对流动结构显示测量，使得该装置可应用于PIV试验、纹影试验及视频测量试验等。

上述实施例的研究内容的适用范围广，可同时应用于空腔非定常脉动压力测量试验、流动显示试验、声振特性研究等。

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。