本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，尤其是涉及一種機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)研究的一種基本手段，通過實(shí)驗(yàn)途徑研究空氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及空氣與相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體(主要是飛行器)之間的相互作用。飛行器的制造與設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是必不可少的。大型風(fēng)洞一般都需要高昂的費(fèi)用，為了降低費(fèi)用，在教學(xué)中采取小型的測試實(shí)驗(yàn)是比較好的方法。
小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)只能看出空氣在機(jī)翼表面流動(dòng)的狀態(tài)，相對(duì)于小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，為了得到更好的數(shù)據(jù)分析處理效果，可以采用數(shù)值模擬的方法與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，直觀的速度云圖、壓力云圖可以使學(xué)習(xí)者清楚的了解機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)特征。
國內(nèi)知名高校由于有良好的知識(shí)儲(chǔ)備和較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)支持，可以和企業(yè)合作建設(shè)大型的低速和高速風(fēng)洞，可同時(shí)進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證，但這樣實(shí)驗(yàn)成本會(huì)非常高，其他普通高校難以擁有同樣的資源。目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)中鮮有把空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)與模擬仿真直接結(jié)合在一起的實(shí)驗(yàn)裝置，高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的支持。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題而提供一種操作方便、易于上手、成本低的機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，該裝置包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上設(shè)有滑軌，滑軌上依次設(shè)有風(fēng)機(jī)、可滑動(dòng)的絲線支架和機(jī)翼模型支架，所述的風(fēng)機(jī)固定在滑軌的一端，所述的絲線支架上端設(shè)有絲線，所述的機(jī)翼模型支架上端設(shè)有機(jī)翼模型，所述的絲線在風(fēng)機(jī)的作用下飄過機(jī)翼模型的表面，
實(shí)驗(yàn)臺(tái)的下部還設(shè)有可輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)的觸摸屏和驅(qū)動(dòng)黑盒，所述的觸摸屏通過連接控制驅(qū)動(dòng)黑盒控制滑軌上的絲線支架和機(jī)翼模型支架與風(fēng)機(jī)的距離。
所述的風(fēng)機(jī)輸出端設(shè)有將氣流整流為穩(wěn)定氣流的整流器。
所述的風(fēng)機(jī)和整流器外設(shè)有保護(hù)罩，保護(hù)罩的前部設(shè)有橫豎交叉的格柵。
所述的機(jī)翼模型支架的上端還設(shè)有可改變機(jī)翼模型迎角的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的絲線支架和機(jī)翼模型支架垂直安裝在滑軌上。
所述的驅(qū)動(dòng)黑盒內(nèi)設(shè)有與觸摸屏通訊的控制器。
所述的風(fēng)機(jī)為混流式風(fēng)機(jī)。
該裝置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上還設(shè)有用于機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真模擬的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中安裝有ANSYS fluent 11仿真模擬軟件。
該裝置的實(shí)驗(yàn)臺(tái)下部還設(shè)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐，實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐的底端裝有萬向輪，萬向輪上設(shè)有鎖止構(gòu)件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本裝置通過設(shè)置絲線，可清楚直觀的展示機(jī)翼在空氣中受風(fēng)載荷的狀態(tài)，學(xué)習(xí)者容易接受；
2、本裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，實(shí)驗(yàn)臺(tái)占地面積，不需要大型風(fēng)洞，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，便于高校利用和推廣應(yīng)用；
3、裝置智能，實(shí)驗(yàn)參數(shù)可調(diào)節(jié)，與現(xiàn)有的機(jī)翼氣動(dòng)性能演示實(shí)驗(yàn)裝置比較，本裝置通過設(shè)置觸摸屏以及驅(qū)動(dòng)黑盒，可以設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，智能化程度高，對(duì)于初學(xué)者只需要在觸摸屏上輸入少量的參數(shù)，裝置便可以自動(dòng)控制模型的移動(dòng)及模型角度的調(diào)整；
4、本裝置設(shè)有仿真對(duì)比裝置，在初學(xué)者初步了解機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)特性后，可以通過計(jì)算機(jī)上安裝的ANSYS fluent 11軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，學(xué)習(xí)者可進(jìn)行更加深入的研究；
5、本裝置模型的擴(kuò)展性強(qiáng)，可以將機(jī)翼模型拆卸后安裝飛機(jī)上其他部件，為了進(jìn)行對(duì)比可同時(shí)更換仿真軟件中的三維模型與實(shí)驗(yàn)設(shè)備中保持一致；
6、本裝置具有良好的移動(dòng)性及固定性，操作靈活方便。本裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)底部支撐裝設(shè)有萬向輪可以隨意移動(dòng)，并帶有鎖止構(gòu)件防止風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后實(shí)驗(yàn)臺(tái)偏移。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1-保護(hù)罩；2-風(fēng)機(jī)；3-整流器；4-格柵；5-絲線；6-絲線支架；7-機(jī)翼模型；8-轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；9-機(jī)翼模型支架；10-計(jì)算機(jī)；11-滑軌；12-實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐；13-驅(qū)動(dòng)黑盒；14-觸摸屏；15-實(shí)驗(yàn)臺(tái)；16-萬向輪；17-鎖止構(gòu)件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
一種機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)15，實(shí)驗(yàn)臺(tái)15上方設(shè)有滑軌11，滑軌11上從前往后設(shè)有風(fēng)機(jī)2、絲線支架6、機(jī)翼模型支架9，絲線支架6上端設(shè)有絲線5，機(jī)翼模型支架9上端設(shè)有機(jī)翼模型7，實(shí)驗(yàn)臺(tái)15上還設(shè)有計(jì)算機(jī)10，風(fēng)機(jī)2在滑軌6上固定不動(dòng)，風(fēng)機(jī)2上裝備整流器3，用于將產(chǎn)生的氣流整流為穩(wěn)定氣流，吹向絲線支架6上的絲線5，使絲線5飄過機(jī)翼模型7表面。
風(fēng)機(jī)2和整流器3上設(shè)有保護(hù)罩1和格柵4，保護(hù)罩1為紡錘形筒狀保護(hù)罩，整流器3安裝在風(fēng)機(jī)2中央后方，格柵4為橫豎交叉安轉(zhuǎn)在保護(hù)罩1頭部，通過整流可以使風(fēng)機(jī)2產(chǎn)生的風(fēng)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流均勻流場。
本實(shí)例，風(fēng)機(jī)2為混流式風(fēng)機(jī)，該混流式風(fēng)機(jī)2固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架15的前端，混流式風(fēng)機(jī)型號(hào)為SWF(A)-1 4.5；流量：3160～4728m3/h；全壓306～182；轉(zhuǎn)速：1450r/min；功率/電壓：0.55kw/380v；電機(jī)型號(hào)：Y801-4。
絲線支架6為垂直桿，下方與滑軌6接觸，可以在滑軌6上受控滑動(dòng)，上方固定絲線5，絲線的另一端自由下垂；機(jī)翼模型支架9底部與滑軌6接觸，可以在滑軌6上受控滑動(dòng)，上方為轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，可以受控調(diào)整角度達(dá)到改變機(jī)翼模型7迎角的效果；計(jì)算機(jī)10安裝有ANSYS fluent 11，用于進(jìn)行機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬仿真，通過模擬仿真可更加清楚的了解機(jī)翼的氣動(dòng)性能。
驅(qū)動(dòng)黑盒13中裝有西門子s7-200plc控制器，用于與觸摸屏14通訊，觸摸屏14為驅(qū)動(dòng)黑盒13控制的顯示裝置，通過在觸摸屏14上輸入滑動(dòng)距離與轉(zhuǎn)動(dòng)角度等參數(shù)，給予驅(qū)動(dòng)黑盒13信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)黑盒13執(zhí)行命令，控制機(jī)翼模型支架9以及絲線支架6在滑軌11上的移動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8改變機(jī)翼模型7的迎角。
本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)臺(tái)15采用金屬材料制備而成，幾何參數(shù)為：高度650mm，長 度1600mm，寬度600mm。實(shí)驗(yàn)臺(tái)15底部的實(shí)驗(yàn)臺(tái)支撐12裝有四個(gè)萬向輪16可以隨意移動(dòng)，并帶有鎖止構(gòu)件17防止風(fēng)機(jī)2啟動(dòng)后實(shí)驗(yàn)臺(tái)15偏移。
在進(jìn)行試驗(yàn)演示與模擬仿真時(shí)，將機(jī)翼模型7安裝在機(jī)翼模型支架9上面的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置8上，接通電源，觸摸屏14上輸入滑動(dòng)距離與轉(zhuǎn)動(dòng)角度等參數(shù)，驅(qū)動(dòng)黑盒13控制絲線支架6與機(jī)翼模型支架9在滑軌11上移動(dòng)到觸摸屏14設(shè)定好的位置，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)2，吹向絲線支架6上的絲線5，使絲線5飄過機(jī)翼模型表面?？梢栽谟|摸屏14上改變機(jī)翼模型7的迎角，根據(jù)絲線5在機(jī)翼模型7表面變化的狀態(tài)可以直觀的理解機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)特性。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，打開計(jì)算機(jī)10中的ANSYS fluent 11軟件，在軟件中導(dǎo)入與實(shí)驗(yàn)過程中相同的機(jī)翼模型7的三維模型文件，進(jìn)行fluent流體力學(xué)分析，經(jīng)過后處理分析得到壓力、速度云圖，有助于學(xué)習(xí)者深入了解機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)特性。