一種風洞收縮段曲線的確定方法
【專利摘要】本發明提供一種風洞收縮段曲線的確定方法，給定收縮段入口尺寸、出口尺寸、收縮段長度以及收縮段出口的曲率半徑，即可從收縮段入口開始，依次設置圓柱曲線、第一條四次曲線、圓錐曲線、第二條四次曲線的方式，得到收縮段的曲線。根據本發明方法設計的收縮段曲線，適用于亞聲速風洞、超聲速風洞，整個曲線曲率完全連續，且入口和出口處的曲率與前后部件的曲率一致，實現完美連接。曲線前部不會收縮很陡，出口亦不產生過沖現象，能克服現有收縮段曲線的不足。出口氣流均勻分布。
【專利說明】一種風洞收縮段曲線的確定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風洞收縮段曲線的確定方法，屬于流體動力【技術領域】。
【背景技術】
[0002]風洞收縮段的作用是均勻加速氣流，將穩定段的氣流加速至亞聲速風洞試驗段需要的流速，或者在超/高超聲速風洞中將氣流加速至聲速。在上世紀40年代，人們就對風洞收縮段曲線設計進行研究，并得到多種收縮段曲線的算法。這些算法的共同點為給定一個軸向速度分布，根據理想流動的基本方程，計算出整個流場，然后在這個流場中選出一條滿足收縮比要求的流線作為收縮段。甚至有些方法采用了復變函數的保角映射得到。以上這些算法相當復雜，不便于工程上的運用。為簡化計算，設計時將理論在特定情況下推導得到的公式直接用于設計。目前收縮段曲線中，常用的曲線有維托辛斯基曲線、維托辛斯基移軸曲線、雙三次曲線、三次曲線和五次曲線。
[0003]現常用的收縮段曲線中，均存在一定缺點或不足。維托辛斯基曲線在前部收縮很陡，而在后段卻近似平直。這樣氣流猛然收縮，會產生逆壓梯度，不利于得到均勻的氣流。維托辛斯基移軸曲線在一定程度得到緩解，但并沒有完全上解決這個問題。雙三次曲線和五次曲線進口收縮比較平滑，出口速度有過沖現象。三次曲線的入口不能與穩定段平滑連接，連接處的一階導數不連續，會導致氣流分離而影響流場品質。在超/高超聲速風洞中，現有收縮段曲線出口的曲率半徑與超聲速擴張段曲線的曲率半徑不相等，收縮段出口不能平滑過渡到超聲速段，影響整個風洞的流場品質。

【發明內容】

[0004]本發明的技術解決問題:克服現有技術的不足，提供了一種風洞收縮曲線的確定方法，克服現有技術的收縮段曲線在前部或后部收縮很陡、入口不能與穩定段平滑連接和出口的曲率半徑與超聲速擴張`段曲線的曲率半徑不相等的問題，通過設置圓柱段曲線、第一條四次曲線、圓錐段曲線和第二條四次曲線獲取收縮段曲線。
[0005]本發明的技術解決方案:
[0006]一種風洞收縮段曲線的確定方法，包括如下步驟:
[0007](I)將風洞收縮段外形曲線劃分為四個部分，分別是圓柱段曲線、第一條四次曲線、圓錐段曲線和第二條四次曲線；
[0008](2)建立二維坐標系，以風洞收縮段入口和出口中心點的連線為X軸，收縮段出口的方向為X軸的正方向，以收縮段入口點垂直于X軸的直線為y軸，收縮段入口點位于y軸的正半軸上，X軸和y軸的交點為原點0 ;
[0009](3)計算中間變量值，包括第二條四次曲線的長度d、第二條四次曲線與圓錐段的交點的縱坐標值R+、第二條四次曲線與圓錐段的交點的橫坐標x+、第一條四次曲線的長度b以及圓錐段的長度C ;
[0010](4)確定圓柱段曲線 Y1(X)=R17O X ^ a ；[0011](5)確定第一條四次曲線
【權利要求】
1.一種風洞收縮段曲線的確定方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將風洞收縮段外形曲線劃分為四個部分，分別是圓柱段曲線、第一條四次曲線、圓錐段曲線和第二條四次曲線； (2)建立二維坐標系，以風洞收縮段入口和出口中心點的連線為X軸，收縮段出口的方向為X軸的正方向，以收縮段入口點垂直于X軸的直線為y軸，收縮段入口點位于y軸的正半軸上，X軸和y軸的交點為原點O ; (3)計算中間變量值，包括第二條四次曲線的長度d、第二條四次曲線與圓錐段的交點的縱坐標值R+、第二條四次曲線與圓錐段的交點的橫坐標x+、第一條四次曲線的長度b以及圓錐段的長度c ； (4)確定圓柱段曲線Y1
2.根據權利要求1所述的一種風洞收縮段曲線的確定方法，其特征在于:所述步驟(3)中計算中間變量值具體為: (2.1)通過公式13?0計算出第二條四次曲線的長度d，其中，R*為收縮段出口曲率半徑，0為收縮角； (2.2)通過公式
3.根據權利要求2所述的一種風洞收縮段曲線的確定方法，其特征在于:當所述風洞收縮段為亞聲速風洞收縮段時，出口曲率半徑R*為收縮段出口半徑R2的6~10倍；當所述風洞收縮段為超聲速風洞時，出口曲率半徑R*取值為超聲速風洞擴張段在風洞喉道處的曲率半徑。
4.根據權利要求2所述的一種風洞收縮段曲線的確定方法，其特征在于:所述收縮角0 取 15。~35。。
【文檔編號】G06F19/00GK103500265SQ201310390407
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】黃炳修, 王鐵進, 孫勇堂, 崔春 申請人:北京航天益森風洞工程技術有限公司