申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2022-05-12

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN115077848B

主分类号：G01M9/06

分类号：G01M9/06;G01M9/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.10.11#实质审查的生效;2022.09.20#公开

摘要：本发明属于风洞实验、测量领域，具体是一种基于中小型风洞近壁附面层切除的窗口化平板样品风洞剪切力测试系统。该系统安装于风洞的试验段，测试系统包括隔离箱1、支撑柱2、气浮导轨3、装载平台4、平板样品5、遮掩板6、灵敏气压计7、风机8、气管9、气管接头10、集气匣11和力传感器12；本发明提供的剪切力测量系统，其结构简单，误差可控，通过设置遮掩板实现风洞近壁附面层切除与窗口化测量，设置隔离箱隔离外界干扰。该发明可以实现高分辨力的精确力值测量，即可以实现小面积样品气动剪切力直接测量。

主权项：1.一种基于中小型风洞近壁附面层切除的窗口化平板样品风洞剪切力测试系统，安装于风洞的试验段，其特征在于，测试系统包括隔离箱1、支撑柱2、气浮导轨3、装载平台4、平板样品5、遮掩板6、灵敏气压计7、风机8、气管9、气管接头10、集气匣11和力传感器12；所述平板样品5置于装载平台4上；所述气浮导轨3由导轨31与滑块32组成；装载平台4固定于气浮导轨3的滑块32上；导轨31通过支撑柱2固定于隔离箱1箱体底部；所述支撑柱2的高度可以进行调整，即气浮导轨连同其上方安装的装载平台4和平板样品5的高度可以调整；所述传感器12安装在支撑柱上，位于滑块32下方，但与滑块32不接触；所述滑块32上安装探针，探针尖端与传感器12固定；所述滑块32沿导轨31方向的受力情况通过力传感器12测得；所述遮掩板6贴合并固定于风洞试验段下壁面的开槽内，其上表面置于风洞试验段空间内部；遮掩板6沿来流方向的两端分别向外延伸出整流前缘和整流后缘；所述整流前缘和整流后缘截面通常为刀刃状或椭圆状，如果整流前缘设计为刀刃状，刃的劈角不大于5°；所述遮掩板6整流前缘的下表面与风洞试验段内壁之间有高度差d；所述遮掩板6内部有一个较大的矩形空腔，其空腔内部容纳所述气浮导轨3、装载平台4、平板样品5，所述空腔上表面加工一个较小的矩形开口，使平板样品5透过矩形开口暴露在风洞试验段的流场中；当所述气浮导轨3通气时，其上安装的装载平台4、平板样品5可以在空腔中沿导轨方向运动；所述平板样品5与遮掩板6之间保持间隙s；所述遮掩板6矩形开口的边缘为刀刃状；所述遮掩板6整流前缘的下表面与风洞试验段内壁之间的高度差d，是为了完整切除风洞近壁附面层，高度差d取决于来流附面层厚度δ*：d＝1.5～2δ* 式中，x为遮掩板前缘距试验段最前端的距离，假设试验段最前端为试验段内附面层开始生长的位置；V∞为试验段中心区气流流速，即风洞实验的设计流速，ν为空气的运动粘度；所述遮掩板6整流前缘上表面上可选地设置粗糙带或绊线，即示意图A处，使得风洞近壁附面层被切除后，再人为激发形成新的湍流；所述隔离箱1将整个测试系统与大气环境隔离开来；所述集气匣11用于收集遮掩板6整流前缘在切除风洞近壁附面层后其下方分离出的气体；集气匣11的外壁面分别与风洞试验段下壁面上开槽的内壁、遮掩板6整流前缘的外壁贴合固定；所述集气匣11通过气管9、气管接头10与风机8相连，使得集气匣11收集的气体通过风机8排出测试系统外部；风机8的流量qf根据遮掩板6整流前缘切除截面上的流量q调整：qf＝Cq其中宽容系数C＝1～1.5；集气匣11切除截面上的流量q为： 式中，W为遮掩板6在流动展向的宽度，Vx为附面层中速度分布，其函数为： 式中，V∞为试验段中心区气流流速，y为附面层中某点位置距离壁面的法向距离，δ*为附面层的计算厚度；所述灵敏气压计7放置在隔离箱1内部，用来监测隔离箱的密闭性。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种基于中小型风洞近壁附面层切除的窗口化平板样品风洞剪切力测试系统

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