专利名称:风洞演示装置的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及风洞控制系统,特别涉及一种风洞演示装置。
背景技术:
目前,在展馆展出车辆时,游客坐在车里驾驶,游客转动方向盘时车体不能有相应侧倾,随着油门开启深度的变化,无法感受风速及发动机转速的变化,以及伴随汽车运行时的风和发动机及刹车的声音,而在车辆外面的游客更不能观察体验空气阻力对于高速行驶中的汽车的影响。同时,展馆展出车辆无法向游客直观地展示“空气动力学”的相关知识。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有的技术存在的缺陷,提供一种可以通过烟雾在车体上的扰动让游客体会空气阻力对于高速行驶中汽车的影响,成本低,效果直观的风洞演示
直ο为达到上述目的,本实用新型提供的风洞演示装置,包括圆筒形风洞和一敞篷汽车,其中所述圆筒形风洞包括进风段、试验段和出风段,位于中部的所述试验段与进风段之间设有送风墙,所述试验段与出风段之间设有吸风墙,所述进风段安装有进风管、若干个烟雾发生器、总控制柜、平台控制柜、上位机及其音响,所述进风管依次设有进风口、整流段和收敛段,所述收敛段依次安装有蜂窝器和阻尼网,所述烟雾发生器在收敛段设有喷雾口并装有风门,所述风门与所述总控制柜电相连;所述敞篷汽车通过三自由度平台支撑固定在所述圆筒形风洞中部的试验段,所述三自由度平台与所述平台控制柜电相连;所述出风段安装有若干吸风管和吸风风机,所述吸风管末端设有出风口,所述吸风风机与所述总控制柜电相连;所述总控制柜包括与所述上位机依次相连的PLC控制器、若干变频器和编码器, 所述变频器与吸风风机电相连,所述编码器安装在所述吸风风机上,所述敞篷汽车设有驾驶系统和安全应急装置,所述驾驶系统和安全应急装置与所述PLC控制器电相连;所述上位机接收所述PLC控制器的采集信号并输出对所述三自由度平台、烟雾发生器、吸风风机和音响的实时控制信号。本实用新型风洞演示装置,其中所述圆筒形风洞长为13. 5米、高为3. 5米、直径为 4. 8米,采用35mm厚的亚克力板材制成,所述试验段具有6米长的透明段。本实用新型风洞演示装置,其中所述进风口内依次安装有金属丝网和百叶窗。本实用新型风洞演示装置,其中所述出风口安装有消声器。本实用新型风洞演示装置,其中所述送风墙和吸风墙采用35mm厚的亚克力板材制成。[0015]本实用新型风洞演示装置,其中所述进风管和吸风管采用环氧树脂或工程塑料制成。本实用新型风洞演示装置,其中所述烟雾发生器、喷雾口和风门设有4套。本实用新型风洞演示装置,其中所述变频器、吸风风机和吸风管各设有3个,所述吸风风机为轴流型,3台品字型排列,功率为7. 5kw。本实用新型风洞演示装置,其中所述驾驶系统和安全应急装置与所述PLC控制器采用有线通讯连接,所述上位机与所述PLC控制器采用无线通讯连接。本实用新型风洞演示装置,其中所述上位机采用惠浦计算机,所述PLC控制器采用西门子S7-300。本实用新型风洞演示装置的优点在于由于敞篷汽车设置在圆筒形风洞中,圆筒形风洞安装有进风管、出风管、吸风风机、烟雾发生器、总控制柜、平台控制柜、上位机及其音响,当游客进入风洞,坐在车里驾驶时,随着油门开启深度的变化,能明显的感受到风速及发动机转速的变化,游客转动方向盘时车体能有相应侧倾,感受到汽车运行时的振动感, 圆筒形风洞会喷出白色烟雾条,烟雾条随着风洞内的空气流在汽车表面形成多条相间的白色烟雾流,同时伴有汽车运行时的风和发动机及刹车的声音,游客通过加速或减速操作,能感受到真实的汽车加速、减速、刹车、启动等带来的互动音效。而风洞外的展区游客能通过观察风洞内烟雾线条,观察体验空气阻力对于高速行驶中的汽车的影响,真切的“风洞”试验烟雾效果向游客展示了空气动力学的相关知识.本实用新型风洞演示装置产生了直观的演示效果,装置的成本较低。下面结合实施例参照附图进行详细说明,以求对本实用新型的目的、特征和优点得到更深入的理解。
图1为本实用新型风洞演示装置的主视图;图2为本实用新型风洞演示装置的俯视图;图3为图1中的A-A剖视图;图4为图1中的B-B剖视图;图fe为蜂窝器断面为圆形的示意图;图恥为蜂窝器断面为四边形的示意图;图5c为蜂窝器断面为六边形的示意图;图6为系统控制原理图。
具体实施方式
参见图1和图2,本实用新型风洞演示装置,包括圆筒形风洞8和一敞篷汽车2,圆筒形风洞8包括进风段、试验段和出风段,位于中部的试验段与进风段之间设有送风墙17, 试验段与出风段之间设有吸风墙18。圆筒形风洞8长为13. 5米、高为3. 5米、直径为4. 8 米,采用35mm厚的亚克力板材制成,试验段为具有6米长的透明段。送风墙17和吸风墙18 采用35mm厚的亚克力板材制成。进风段安装有进风管14、烟雾发生器15、总控制柜10、平台控制柜12、上位机及其音响16。进风管14依次设有进风口 19、整流段13和收敛段11。送风直接取自展区内的新风,考虑安全因素,进风口 19朝上设置,进风口 19内依次安装有金属丝网和百叶窗。收敛段11依次安装有蜂窝器和阻尼网。蜂窝器参见图5-a、图5-b和图5-c,其断面可为圆形、 四边形或六边形。蜂窝器主要作用是导向和分割气流大漩涡,阻尼网用来降低轴向湍流,使气流充分均勻和稳定。烟雾发生器15在收敛段11装有一排喷雾口 9并装有风门。烟雾发生器15为带有压力控制的4套相互独立装置,具有独立的手动调节阀和电动阀。烟雾发生器15、喷雾口 9和风门设有4套。风门与总控制柜10电相连。敞篷汽车2通过三自由度平台3支撑固定在圆筒形风洞8中部的试验段,三自由度平台3与平台控制柜12电相连。结合图3和图4,出风段安装有3个吸风管4和3台品字型排列的吸风风机5,吸风管4末端设有出风口 1。排风直接排放至出风口 1。出风口 1安装有消声器。吸风风机 5为轴流型,功率7. 5kw,风速范围设定为0米/秒-15米/秒,可跟随油门的变化可调。吸风风机5与总控制柜1电相连。进风管14和吸风管4采用环氧树脂或工程塑料制成。参见图6,总控制柜10包括与上位机依次相连的PLC控制器、编码器和3个变频器,变频器与吸风风机5电相连。编码器安装在吸风风机5上。上位机与PLC控制器采用无线通讯连接。敞篷汽车2设有驾驶系统和安全应急装置。驾驶系统包括驾驶面板、方向系统、油门控制等,可将操作方向、油门幅度转变为电信号输出。安全应急装置包括控制按钮等,可将控制按钮等变为模拟量给定输出。游客通过转动方向盘,方向盘上相应的信号控制汽车做出相应的车体侧倾,侧倾角度取决于方向盘转动角度及车速。游客同时还能感受到汽车运行时的振动感。驾驶系统和安全应急装置与PLC控制器采用有线通讯连接。上位机采用惠浦计算机,PLC控制器采用西门子S7-300。上位机接收PLC控制器的采集信号并输出对三自由度平台3、烟雾发生器15、吸风风机5和音响的实时控制信号, 随着车速的变化,游客能感受到真实的汽车加速、减速、刹车、启动等带来的烟雾和音效。因为是用于科普展项,本实用新型风洞演示装置不可能像汽车试验室一样设计为一个真的风洞试验室,是运用最简单的手段、最经济的成本、最可靠的系统达到最理想的风洞烟雾效果。下面详细说明本实用新型风洞演示装置的工作过程。游客一至两人进入风洞,坐上敞篷汽车2并发动汽车。系统启动,三自由度平台3、 烟雾发生器15、吸风风机5和音响开始工作。当游客踩动汽车油门后,进风口 19随着吸风风机5的启动开始送风,喷雾口 9内会有经过均流处理的、并跟随车速变化的均勻风吹向汽车,并能感受到迎面吹来的风速会随着油门的大小而变化。当游客操纵汽车加速至车速大于40公里/小时,送风墙17处4个喷雾口 9会逐渐喷出舞台用的浓密的、白色的、不呛人的烟雾条,白色烟雾条随着风洞内的空气流在汽车表面形成多条相间的白色烟雾流,同时,游客通过加速或减速操作,能感受到真实的汽车加速、减速、刹车、启动等带来的互动音效。。游客在操作中可转动方向盘,方向盘上相应的信号会控制汽车做出对应的车体侧倾,侧倾角度取决于方向盘转动角度及车速,游客同时还能感受到汽车运行时的振动感。游客操纵展车的时间为2分钟。 上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的构思和范围进行限定,在不脱离本实用新型设计方案前提下,本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入本实用新型的保护范围,本实用新型请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种风洞演示装置,包括圆筒形风洞(8)和一敞篷汽车(2),其特征在于其中所述圆筒形风洞(8)包括进风段、试验段和出风段,位于圆筒形风洞(8)中部的所述试验段与进风段之间设有送风墙(17),所述试验段与出风段之间设有吸风墙(18),所述进风段安装有进风管(14)、若干个烟雾发生器(15)、总控制柜(10)、平台控制柜 (12)、上位机及其音响(16),所述进风管依次设有进风口(19)、整流段(1 和收敛段(11),所述收敛段(11)依次安装有蜂窝器和阻尼网,所述烟雾发生器(1 在收敛段设有喷雾口(9)并装有风门,所述风门与所述总控制柜(10)电相连;所述敞篷汽车( 通过三自由度平台C3)支撑固定在所述圆筒形风洞(8)中部的试验段,所述三自由度平台⑶与所述平台控制柜(12)电相连;所述出风段安装有若干吸风管(4)和吸风风机(5),所述吸风管(4)末端设有出风口 (1),所述吸风风机(5)与所述总控制柜(10)电相连;所述总控制柜(10)包括与所述上位机(16)依次相连的PLC控制器、若干变频器和编码器,所述变频器与吸风风机(5)电相连,所述编码器安装在所述吸风风机( 上,所述敞篷汽车(2)设有驾驶系统和安全应急装置,所述驾驶系统和安全应急装置与所述PLC控制器电相连;所述上位机(16)接收所述PLC控制器的采集信号并输出对所述三自由度平台(3)、烟雾发生器(15)、吸风风机(5)和音响的实时控制信号。
2.根据权利要求1所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述圆筒形风洞(8)长为 13. 5米、高为3. 5米、直径为4. 8米,采用35mm厚的亚克力板材制成,所述试验段具有6米长的透明段。
3.根据权利要求1或2所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述进风口(19)内依次安装有金属丝网和百叶窗。
4.根据权利要求3所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述出风口(1)安装有消声器。
5.根据权利要求4所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述送风墙(17)和吸风墙 (18)采用35mm厚的亚克力板材制成。
6.根据权利要求5所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述进风管(14)和吸风管 (4)采用环氧树脂或工程塑料制成。
7.根据权利要求6所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述烟雾发生器(15)、喷雾口(9)和风门设有4套。
8.根据权利要求7所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述变频器、吸风风机(5) 和吸风管(4)各设有3个,所述吸风风机(5)为轴流型,3台品字型排列,功率为7. 5kw。
9.根据权利要求8所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述驾驶系统和安全应急装置与所述PLC控制器采用有线通讯连接,所述上位机(16)与所述PLC控制器采用无线通讯连接。
10.根据权利要求9所述的风洞演示装置,其特征在于其中所述上位机(16)采用惠浦计算机,所述PLC控制器采用西门子S7-300。
专利摘要本实用新型提供的风洞演示装置,包括圆筒形风洞和一敞篷汽车,圆筒形风洞包括进风段、试验段和出风段,进风段安装有进风管、若干个烟雾发生器、总控制柜、平台控制柜、上位机及其音响,敞篷汽车通过三自由度平台支撑固定在试验段,出风段安装有若干吸风管和吸风风机,三自由度平台和吸风风机与总控制柜电相连。总控制柜包括PLC控制器、若干变频器和编码器,变频器与吸风风机电相连,编码器安装在吸风风机上,上位机接收PLC控制器的采集信号并输出对三自由度平台、烟雾发生器、吸风风机和音响的实时控制信号。其优点在于通过烟雾在车体上的扰动让游客体会空气阻力对于高速行驶中汽车的影响,成本低,效果直观。
文档编号G09B25/02GK201955985SQ20102065926
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者仲崇新 申请人:北京国际汽车博览中心建设办公室