一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法及其应用
一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及流体动力领域，具体是一种风桐实验内径变化段曲线的确定方法及其 应用。
【背景技术】
[0002] 在目前的风桐试验中，连接风机与风桐实验段的通常是收缩段曲线，风桐收缩段 的作用是均匀加速气流，W便于将实验段的气流加速到需要的流速，在上世纪40年代，人们 就对收缩段曲线设计研究，并得出多种收缩段曲线的算法。运些算法的共同点，为给定一个 轴向速度分布，根据理想流动的基本方程，计算出整个流场，选出在运个流场中满足收缩比 要求的流线作为收缩段。为简化计算，目前收缩段曲线中比较常用的有维托辛斯基曲线，维 托辛斯基移轴曲线等。运些曲线在针对入口和出口截面都为圆的收缩段适用性很好，但是 在实际风桐设计过程中，运些常用曲线并不完全适应于实验段入口为长方形，内径变化段 入口为圆的设计研究。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种能减少分流和能量损失的风桐实验内径变化段曲线 的确定方法及其应用，W解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种风桐实验内径变化段曲线的确定方法，具体步骤如下：
[0006] (1)将风桐收缩段外形划分为Ξ个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯 基曲线，从而获取内径变化段曲线；
[0007] (2)建立Ξ维坐标系，W风桐变径段入口和变径段出口的截面中屯、点的连线为X 轴，变径段出口方向为X轴正方向，变径段入口截面中屯、点位于坐标原点，原点正上方为y轴 正方向，原点正前方为Z轴正方向；
[000引（3)确定第一条维托辛斯基曲线：
[0009] Ri为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为 曰，高为b
^>b;0<x。；z = 0，l为变径段长度；
[0010] (4)确定第二条维托辛斯基曲线
[001。 R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，R3 = b/2; 0含X。，Z = 0;
[0012] (5)确定矩形曲面:y= ±b/2，-a/2 < z < a/2,0 < X。和z = ±a/2，-b/2 < y < b/2， 0<x< 1;
[0013] (6)将第一条维托辛斯基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面A,与步骤(5)中矩形曲 面在上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面;同理，将第二条维托 辛斯基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面B，它与矩形曲面左右表面共有两条相交曲线，通 过相交曲线舍去曲面B被曲面A和矩形曲面包裹的部分；
[0014] (7)通过(3)~(6)步骤，即确定风桐实验内径变化段曲线。
[0015] 所述风桐实验内径变化段曲线的确定方法在收缩段入口截面为圆和出口截面为 矩形的风桐实验装置中的应用。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] 本发明能够实现入口截面为圆，出口截面为矩形的收缩段曲线的连接，解决了现 有技术只适应于收缩段入口和出口截面均为圆的风桐实验装置，不适用于收缩段入口为天 圆地方的连接的问题。并且，能够实现气流从收缩段入口平滑过渡到实验段入口的目的，尽 可能减少分流，和能量损失。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例风桐实验内径变化段收缩段；
[0019]图視图1的俯视图；
[0020] 图3是图1的主视图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1
[0023] 请参阅图1-3,本发明实施例中，一种风桐实验内径变化段曲线的确定方法，具体 步骤如下：
[0024] (1)本发明方法将风桐收缩段外形划分为Ξ个部分，分别是矩形曲线和两种不同 的维托辛斯基曲线，获取内径变化段曲线；
[0025] (2)建立Ξ维坐标系，W风桐变径段入口和出口的截面中屯、点的连线为X轴，变径 段出口方向为X轴正方向，变径段入口点位于y轴正半轴上，X轴与y轴的交点为原点；
[00%] (3)确定第一条维托辛斯基曲线：
[0027] Ri为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为 曰，高为b
a>b;0<x。；z = 0，l为变径段长度。
[0028] (4)确定第二条维托辛斯基曲线：
[0029] R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，化= b/2;z = 0。
[0030] (5)确定矩形曲面:y= ±b/2，-a/2 < Z < a/2,0 < X。和z= ±a/2，-b/2 < y 非/2， 0<x< 1。
[0031] (6)将第一条曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面A,与(5)中矩形平面在上下两个表 面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面；同理，将第二条曲线绕X轴旋转一周 得到完整曲面B，它与矩形左右表面共有两条相交曲线，通过相交曲线舍去曲面B被曲面A和 矩形曲面包裹的部分；
[0032] (7)通过(3)~(6)步骤，即可得到确定风桐变径段曲面形状。
[0033] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够W其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
[0034] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加 W描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的运种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可W经适当组合，形成本领域技术人员 可W理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法，其特征在于，具体步骤如下： (1) 将风洞收缩段外形划分为三个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯基曲 线，从而获取内径变化段曲线； (2) 建立三维坐标系，以风洞变径段入口和变径段出口的截面中心点的连线为X轴，变 径段出口方向为X轴正方向，变径段入口截面中心点位于坐标原点，原点正上方为y轴正方 向，原点正前方为z轴正方向； (3) 确定第一条维托辛斯基曲线：R1为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为a，高 为b，1为变径段长度； (4) 确定第二条维托辛斯基曲线：R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，R3 = b/2;0^x<l，z = 0; (5) 确定矩形曲面:y = ±b/2，_a/2 <z<a/2,0<x<l 和 Z = ±a/2，_b/2 <y<b/2,0<x <1; (6) 将第一条维托辛斯基曲线绕x轴旋转一周得到完整曲面A，与步骤(5)中矩形曲面在 上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面;同理，将第二条维托辛斯 基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面B，它与矩形曲面左右表面共有两条相交曲线，通过相 交曲线舍去曲面B被曲面A和矩形曲面包裹的部分； (7) 通过(3)~(6)步骤，即确定风洞实验内径变化段曲线。2. 根据权利要求1所述的风洞实验内径变化段曲线的确定方法在收缩段入口截面为圆 和出口截面为矩形的风洞实验装置中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法及其应用，将风洞收缩段外形划分为三个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯基曲线，从而获取内径变化段曲线；建立三维坐标系，然后确定第一条维托辛斯基曲线、第二条维托辛斯基曲线与确定矩形曲面；将第一条维托辛斯基曲线绕x轴旋转一周得到完整曲面A，与矩形曲面在上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面；第二条维托辛斯基曲线采用同样的方法；即确定风洞实验内径变化段曲线。本发明能够实现入口截面为圆，出口截面为矩形的收缩段曲线的连接，能够实现气流从收缩段入口平滑过渡到实验段入口的目的，尽可能减少分流和能量损失。
【IPC分类】G06F17/50, G01M9/04
【公开号】CN105486482
【申请号】CN201610065028
【发明人】孙莹, 秦利, 张景胤, 刘石
【申请人】华北电力大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月1日
【技术领域】
[0001] 本发明设及流体动力领域，具体是一种风桐实验内径变化段曲线的确定方法及其 应用。
【背景技术】
[0002] 在目前的风桐试验中，连接风机与风桐实验段的通常是收缩段曲线，风桐收缩段 的作用是均匀加速气流，W便于将实验段的气流加速到需要的流速，在上世纪40年代，人们 就对收缩段曲线设计研究，并得出多种收缩段曲线的算法。运些算法的共同点，为给定一个 轴向速度分布，根据理想流动的基本方程，计算出整个流场，选出在运个流场中满足收缩比 要求的流线作为收缩段。为简化计算，目前收缩段曲线中比较常用的有维托辛斯基曲线，维 托辛斯基移轴曲线等。运些曲线在针对入口和出口截面都为圆的收缩段适用性很好，但是 在实际风桐设计过程中，运些常用曲线并不完全适应于实验段入口为长方形，内径变化段 入口为圆的设计研究。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种能减少分流和能量损失的风桐实验内径变化段曲线 的确定方法及其应用，W解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种风桐实验内径变化段曲线的确定方法，具体步骤如下：
[0006] (1)将风桐收缩段外形划分为Ξ个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯 基曲线，从而获取内径变化段曲线；
[0007] (2)建立Ξ维坐标系，W风桐变径段入口和变径段出口的截面中屯、点的连线为X 轴，变径段出口方向为X轴正方向，变径段入口截面中屯、点位于坐标原点，原点正上方为y轴 正方向，原点正前方为Z轴正方向；
[000引（3)确定第一条维托辛斯基曲线：
[0009] Ri为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为 曰，高为b
^>b;0<x。；z = 0，l为变径段长度；
[0010] (4)确定第二条维托辛斯基曲线
[001。 R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，R3 = b/2; 0含X。，Z = 0;
[0012] (5)确定矩形曲面:y= ±b/2，-a/2 < z < a/2,0 < X。和z = ±a/2，-b/2 < y < b/2， 0<x< 1;
[0013] (6)将第一条维托辛斯基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面A,与步骤(5)中矩形曲 面在上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面;同理，将第二条维托 辛斯基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面B，它与矩形曲面左右表面共有两条相交曲线，通 过相交曲线舍去曲面B被曲面A和矩形曲面包裹的部分；
[0014] (7)通过(3)~(6)步骤，即确定风桐实验内径变化段曲线。
[0015] 所述风桐实验内径变化段曲线的确定方法在收缩段入口截面为圆和出口截面为 矩形的风桐实验装置中的应用。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] 本发明能够实现入口截面为圆，出口截面为矩形的收缩段曲线的连接，解决了现 有技术只适应于收缩段入口和出口截面均为圆的风桐实验装置，不适用于收缩段入口为天 圆地方的连接的问题。并且，能够实现气流从收缩段入口平滑过渡到实验段入口的目的，尽 可能减少分流，和能量损失。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例风桐实验内径变化段收缩段；
[0019]图視图1的俯视图；
[0020] 图3是图1的主视图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1
[0023] 请参阅图1-3,本发明实施例中，一种风桐实验内径变化段曲线的确定方法，具体 步骤如下：
[0024] (1)本发明方法将风桐收缩段外形划分为Ξ个部分，分别是矩形曲线和两种不同 的维托辛斯基曲线，获取内径变化段曲线；
[0025] (2)建立Ξ维坐标系，W风桐变径段入口和出口的截面中屯、点的连线为X轴，变径 段出口方向为X轴正方向，变径段入口点位于y轴正半轴上，X轴与y轴的交点为原点；
[00%] (3)确定第一条维托辛斯基曲线：
[0027] Ri为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为 曰，高为b
a>b;0<x。；z = 0，l为变径段长度。
[0028] (4)确定第二条维托辛斯基曲线：
[0029] R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，化= b/2;z = 0。
[0030] (5)确定矩形曲面:y= ±b/2，-a/2 < Z < a/2,0 < X。和z= ±a/2，-b/2 < y 非/2， 0<x< 1。
[0031] (6)将第一条曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面A,与(5)中矩形平面在上下两个表 面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面；同理，将第二条曲线绕X轴旋转一周 得到完整曲面B，它与矩形左右表面共有两条相交曲线，通过相交曲线舍去曲面B被曲面A和 矩形曲面包裹的部分；
[0032] (7)通过(3)~(6)步骤，即可得到确定风桐变径段曲面形状。
[0033] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够W其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
[0034] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加 W描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的运种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可W经适当组合，形成本领域技术人员 可W理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法，其特征在于，具体步骤如下： (1) 将风洞收缩段外形划分为三个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯基曲 线，从而获取内径变化段曲线； (2) 建立三维坐标系，以风洞变径段入口和变径段出口的截面中心点的连线为X轴，变 径段出口方向为X轴正方向，变径段入口截面中心点位于坐标原点，原点正上方为y轴正方 向，原点正前方为z轴正方向； (3) 确定第一条维托辛斯基曲线：R1为变径段入口截面半径，R2为变径段出口矩形截面外接圆的截面半径，矩形宽为a，高 为b，1为变径段长度； (4) 确定第二条维托辛斯基曲线：R3为在变径段出口矩形内部与两条宽边相切的圆的半径，R3 = b/2;0^x<l，z = 0; (5) 确定矩形曲面:y = ±b/2，_a/2 <z<a/2,0<x<l 和 Z = ±a/2，_b/2 <y<b/2,0<x <1; (6) 将第一条维托辛斯基曲线绕x轴旋转一周得到完整曲面A，与步骤(5)中矩形曲面在 上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面;同理，将第二条维托辛斯 基曲线绕X轴旋转一周得到完整曲面B，它与矩形曲面左右表面共有两条相交曲线，通过相 交曲线舍去曲面B被曲面A和矩形曲面包裹的部分； (7) 通过(3)~(6)步骤，即确定风洞实验内径变化段曲线。2. 根据权利要求1所述的风洞实验内径变化段曲线的确定方法在收缩段入口截面为圆 和出口截面为矩形的风洞实验装置中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种风洞实验内径变化段曲线的确定方法及其应用，将风洞收缩段外形划分为三个部分，分别是矩形曲线与两条不同的维托辛斯基曲线，从而获取内径变化段曲线；建立三维坐标系，然后确定第一条维托辛斯基曲线、第二条维托辛斯基曲线与确定矩形曲面；将第一条维托辛斯基曲线绕x轴旋转一周得到完整曲面A，与矩形曲面在上下两个表面共有两条交线，通过相交曲线舍去变径段多余的面；第二条维托辛斯基曲线采用同样的方法；即确定风洞实验内径变化段曲线。本发明能够实现入口截面为圆，出口截面为矩形的收缩段曲线的连接，能够实现气流从收缩段入口平滑过渡到实验段入口的目的，尽可能减少分流和能量损失。
【IPC分类】G06F17/50, G01M9/04
【公开号】CN105486482
【申请号】CN201610065028
【发明人】孙莹, 秦利, 张景胤, 刘石
【申请人】华北电力大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月1日
最新回复(0)