一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统

1.本发明涉及风洞实验领域，更具体的说是一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统。


背景技术：

2.风洞试验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。这种试验方法，流动条件容易控制。试验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得试验数据。但是，真实飞行时，静止大气是无边界的。而在风洞中，气流是有边界的，边界的存在限制了边界附近的流线弯曲，使风洞流场有别于真实飞行的流场。这种边界效应将导致试验对象的空气动力学参数得不到准确的测量。这种风洞试验的误差将直接影响我国航空建设向国际领先水平迈进，尤其是对于承担型号研制任务的8米大型低速风洞。因此，在风洞试验中使试验段的地面移动起来，以降低地面边界层，进而准确测量试验对象的空气动力学参数成为近年来的研究热点之一，如何保证运动带高速平稳运动，更是其中研究的重点问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，可以保证运动带高速平稳运动。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
5.一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，包括支撑机构、支撑基体、驱动辊子系统、张紧纠偏子系统、从动辊、移动带、冷却子系统和气浮子系统；
6.所述支撑机构包括电动缸和支撑钢架，电动缸和支撑钢架固定连接；
7.所述支撑基体内设置有冷却子系统和气浮子系统，支撑机构设置有四个，四个电动缸的移动端分别固定连接在支撑基体的四个角上；
8.冷却子系统由水冷泵和冷却盘管组成，主要功能是降低在移动带高速移动过程中与主动辊、从动辊、气浮板面由于摩擦而产生温升；
9.所述驱动辊子系统包括伺服电机和主动辊，主动辊转动连接在支撑基体的一侧，伺服电机固定连接在支撑基体上，伺服电机的输出轴和主动辊固定连接；
10.所述张紧纠偏子系统包括液压缸和轴承座，液压缸的移动端固定连接有轴承座，轴承座内设置有双列调心轴承，张紧纠偏子系统设置有两个，从动辊固定连接在两个双列调心轴承之间；
11.所述移动带连接在主动辊和从动辊之间，移动带位于冷却子系统和气浮子系统的上侧。
附图说明
12.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
13.图1是本发明的用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统整体结构示意图一；
14.图2是本发明的用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统内部结构示意图；
15.图3是本发明的用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统整体结构示意图二。
16.图中：支撑机构1；电动缸11；支撑钢架12；支撑基体2；驱动辊子系统3；伺服电机31；主动辊32；张紧纠偏子系统4；液压缸41；轴承座42；从动辊5；移动带6；冷却子系统7；气浮子系统8。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
18.如图1至3所示，为了解决如何保证运动带高速平稳运动这一技术问题，下面对一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统的结构和功能进行详细的说明；
19.一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，包括支撑机构1、支撑基体2、驱动辊子系统3、张紧纠偏子系统4、从动辊5、移动带6、冷却子系统7和气浮子系统8；
20.驱动辊子系统3通过摩擦带动移动带6进行运动回转，驱动辊子系统3是实现消除地面边界层的主要功能部件；
21.冷却子系统7由水冷泵和冷却盘管组成，主要功能是降低在移动带6高速移动过程中与驱动辊、从动辊、气浮板面由于摩擦而产生的温升；
22.气浮子系统8主要由空压机、真空泵、吹吸管路等组成，主要功能是保证移动带6在高速运转过程的平整度，同时具备抗压和抗拉的能力；
23.所述支撑机构1包括电动缸11和支撑钢架12，电动缸11和支撑钢架12固定连接；
24.所述支撑基体2内设置有冷却子系统7和气浮子系统8，支撑机构1设置有四个，四个电动缸11的移动端分别固定连接在支撑基体2的四个角上；
25.启动电动缸11，电动缸11的移动端进行运动，进而调整支撑基体2的高度，四个支撑机构1可以实现支撑基体2整体的高度调整，以及为应对不同工作环境的平面调平；
26.所述驱动辊子系统3包括伺服电机31和主动辊32，主动辊32转动连接在支撑基体2的一侧，伺服电机31固定连接在支撑基体2上，伺服电机31的输出轴和主动辊32固定连接；
27.所述张紧纠偏子系统4包括液压缸41和轴承座42，液压缸41的移动端固定连接有轴承座42，轴承座42内设置有双列调心轴承，张紧纠偏子系统4设置有两个，从动辊5固定连接在两个双列调心轴承之间；
28.液压缸41推动轴承座42，进而调节主动辊32和从动辊5之间的距离，并且张紧纠偏子系统4在从动辊两侧各安装一套，当两个张紧纠偏子系统4同时调节从动辊5时实现移动带6的张紧调节功能，当其中一套张紧纠偏子系统4进行单独调节时实现移动带6的纠偏功能；
29.移动带6运行时，伺服电机31带动主动辊，带动主动辊32转动，进而带动移动带6转
动，并通过从动辊5两侧的张紧纠偏子系统4调节移动带6的张紧程度，使移动带6平稳运行，避免打滑；
30.运行过程中，当移动带6发生轴向偏移时，调节相应侧的液压缸41，改变从动辊5与主动辊32的平行度，进而达到移动带6纠偏的目的，以保证移动带6始终保持在从动辊5和主动辊32的中间位置；
31.所述移动带6连接在主动辊32和从动辊5之间，移动带6位于冷却子系统7和气浮子系统8的上侧。
32.在风洞试验中，型号模型的形状或姿态的不同会向移动带6施加不同的法向载荷，进而破坏移动带6表面的受力平衡，使移动带6上拉、下压或跳动；
33.此时，通过调节气浮子系统中各空压机和真空泵调整吹气压力和吸气负压来使得移动带6具有硬性气膜，使移动带6具有合适的抗拉和抗压能力，进而保证运行移动带6上表面的平整；
34.同时，在运行过程，冷却子系统持续循环供应冷却水，带走由于移动带6高速转动产生的热量。


技术特征：
1.一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，包括支撑基体(2)和设置在支撑基体(2)一侧的驱动辊子系统(3)，其特征在于：所述支撑基体(2)的另一侧连接有两个张紧纠偏子系统(4)，两个张紧纠偏子系统(4)之间连接有从动辊(5)，从动辊(5)和驱动辊子系统(3)之间连接有移动带(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述支撑基体(2)由钢骨架构成。3.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述支撑基体(2)内设置有冷却子系统(7)。4.根据权利要求3所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述冷却子系统(7)水冷泵和冷却盘管，冷却盘管设置在支撑基体(2)内。5.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述支撑基体(2)内设置有气浮子系统(8)。6.根据权利要求5所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述气浮子系统(8)由空压机、真空泵和吹吸管路组成。7.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述驱动辊子系统(3)包括伺服电机(31)和固定连接在伺服电机(31)输出轴上的主动辊(32)，伺服电机(31)固定连接在支撑基体(2)上，主动辊(32)转动连接在支撑基体(2)上。8.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述张紧纠偏子系统(4)包括液压缸(41)和固定连接在液压缸(41)移动端的轴承座(42)，轴承座(42)内设置有双列调心轴承，从动辊(5)固定连接在两个双列调心轴承之间。9.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：还包括用于支撑支撑基体(2)的支撑机构(1)。10.根据权利要求1所述的一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，其特征在于：所述支撑机构(1)包括电动缸(11)和支撑钢架(12)，电动缸(11)和支撑钢架(12)固定连接，支撑机构(1)设置有四个，四个电动缸(11)的移动端分别固定连接在支撑基体(2)的四个角上。

技术总结
本发明涉及风洞实验领域，更具体的说是一种用于消除8米风洞试验段边界层的移动路面模拟系统，包括支撑机构、支撑基体、驱动辊子系统、张紧纠偏子系统、从动辊、移动带、冷却子系统和气浮子系统；支撑机构包括固定连接的电动缸和支撑钢架，起支撑作用；驱动辊子系统包括伺服电机和主动辊，主动辊转动连接在支撑基体的一侧，提供驱动力；支撑基体另一侧安装两个张紧纠偏系统，两纠偏系统中间转动安装从动辊，主从动辊以移动带连接，运行中可以调节移动带的偏移；支撑基体内设置有冷却子系统和气浮子系统，冷却系统可以带走高速运转中产生的热量，而气浮系统则调整运转过程中的皮带跳动，从而可以保证运动带高速平稳运动，进而模拟移动地面。拟移动地面。拟移动地面。


技术研发人员：周德开 乔菁 刘军民 李朋春 常晓丛 张广玉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/2/3