申请号：2020215520546 http://pss-system.cnipa.gov.cn/sipopublicsearch/portal/uiIndex.shtml
发明名称：一种风洞
申请人：西安建筑科技大学
地址：陕西省西安市碑林区雁塔路13号西安建筑科技大学
发明人：孙博华
风洞是空气动力学的研究工具，是能人工产生和控制气流，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，用以模拟飞行器或物体周围气体的流动的设备，其主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。但在现有技术中，传统的回流式风洞的回流通道通常采用直角结构，导致流体与风洞壁面会有更大的接触面积，造成更大的摩擦，不仅造成了风洞的阻力，也影响了气流稳定。同时在转弯段，如果转弯半径过小，气流会出现分离。因此传统的回流式风洞需要在转弯处加上多个导流叶片避免分离，使下游气流更均匀。即使转弯半径够大无分离，流体经过转弯后还会产生通道涡影响下游流场，而添加叶片后通过分隔通道，打散转角行程的通道涡，打散后更多小通道涡更容易耗散掉。因此一般回流式风洞在拐角需要安装导流片来组织气流，保证流体稳定的同时减小流体在拐角处产生的局部阻力。此外实验过程中风压损失严重，气流与管道内侧撞击摩擦产生很大的噪音，消耗的功耗加大，气体流速降低，必须通过增加风机功率来维持风速和压力。
针对现有技术中存在的问题，我院孙博华院士提出了一种新型风洞，该风洞采用回流式弧形洞体，将直流式风洞首尾相接，形成闭合回路，使得气流在风洞中循环回流，能够有效的隔绝外界干扰，同时弧形洞体利用本身曲率直接导流，避免了气流在拐角处的分离和形成通道涡对下游产生的影响，因而不需要布置导流片，在减少阻力的同时也降低了整体功耗。此外，驱动系统采用轴流式通风机，该轴流式通风机由可控电机组和由该可控电机组带动的风扇或轴流式压缩机组成。风扇旋转或压缩机转子转动使气流压力增高来维持管道内稳定的流动。改变风扇的转速或叶片安装角，或改变对气流的阻尼，可调节气流的速度。直流电动机可由交直流电机组或可控硅整流设备供电。它的运转时间长，运转费用较低，多在低速风洞中使用。
通过回流式弧形洞体与驱动系统为该风洞提供了预设马赫数气流的工作区域，在工作区域内，在同等马赫数气流情况下可以降低风洞运行功耗和整体运行噪音，降低跨声速时产生的激波及降低湍流度，提高风洞的使用寿命。
专利示意图
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