【正文】 為參考，具體安裝環(huán)境為準，圖紙參照0405。 擴散段支架設(shè)計擴散段由于長度較長，設(shè)計時應(yīng)注意。長度過長導(dǎo)致四根立柱距離較遠，不能似動力段支撐那樣設(shè)斜梁以增加強度和穩(wěn)定性。但擴散段內(nèi)部件復(fù)雜度遠小于動力段，質(zhì)量相對不大，對支撐要求不高。所以不設(shè)斜梁亦能滿足要求。所以，該支撐設(shè)計成如下圖所示： 擴散段支架簡圖在承重足與支架交界處，墊加加連接板。采用四角分布4顆螺栓螺母固定。螺孔位置參照圖紙0001，材料采用,1001006方鋼。具體制作安裝以圖紙為參考，具體安裝環(huán)境為準，圖紙參照0301. 穩(wěn)定段支座設(shè)計 穩(wěn)定段支座簡圖由于穩(wěn)定段是方形截面，底面平整，所以不設(shè)殼體端承重足，將穩(wěn)定段殼體直接置于支座上，并進行固定即可。如上圖，穩(wěn)定段支座由兩片穩(wěn)定段板，中間支撐以五號槽鋼構(gòu)成。為平衡性與穩(wěn)定性達標，于穩(wěn)定段A與靜流段分別設(shè)置支座。支座應(yīng)安置在兩端底面的幾何中心處，以保證發(fā)揮最大支撐效果。固定方式采用四角與槽鋼中心螺栓固定。 進氣頭段簡圖進氣頭段的作用主要為聚攏氣體，使氣體平滑進入動力段，其出口截面與動力段進口截面相同，通常采用平滑過渡曲線，這里的進氣頭段采用1/4圓弧。右圖為本次設(shè)計風洞的進氣頭部。其連接方式采用軸向分布螺栓螺母的方式，緊密連接與風扇動力段進口。采用3mm鋼板。 導(dǎo)流錐安裝時以裝配圖紙為準，參照圖紙0005，以及總裝配圖。 導(dǎo)流錐導(dǎo)流錐是安裝在正對射流方向墻壁上的一種制造簡單、安裝方便、用材省、成本低、效益高的導(dǎo)流裝置。它可以使收縮段射出的高速氣體，通過實驗臺后，分流至側(cè)向，避免氣流對墻壁沖擊過于直接，反射回流場，破壞實驗流場，另外也可以降低實驗背壓。制作安裝是參照圖紙0006。導(dǎo)流錐安裝時應(yīng)注意安裝位置，其下端支架高度隨風洞支架調(diào)整而調(diào)整。 小結(jié)本章對風洞各部件進行了具體的分析設(shè)計。根據(jù)分析設(shè)計結(jié)果，該風洞已經(jīng)具備了投入生產(chǎn)使用的基本要求。上面展現(xiàn)的，便是該次畢業(yè)設(shè)計的主要部分。由此，風洞尺寸設(shè)計已基本完成，另需進行風洞控制系統(tǒng)的設(shè)計，由于課題要求中并未做要求，所以只做簡單介紹。5 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)風洞數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)要求風洞風速實時閉環(huán)控制，要求在穩(wěn)定的風速下自動完成實驗數(shù)據(jù)采集，最后，給出空氣動力系數(shù)及相應(yīng)的曲線。系統(tǒng)是以研華工控機為核心,加上其他輔助設(shè)備組成。整個系統(tǒng)控制指令的發(fā)出、試驗數(shù)據(jù)的采集與處理均由計算機完成。系統(tǒng)分為兩大模塊，控制模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊。 一、控制模塊控制模塊主要是風洞的風速控制系統(tǒng)。風速控制系統(tǒng)是設(shè)計的主要內(nèi)容，它是風洞的數(shù)據(jù)采集和處理的前提條件，它的調(diào)節(jié)精度關(guān)系到整個數(shù)據(jù)的精度和準確度。它由微壓差傳感器、信號調(diào)理器、變頻器、75KW交流電動機、采集卡及工控機等硬件組成。二、數(shù)據(jù)采集處理模塊風洞實驗要求測試大量的參數(shù)，如壓力、力、力矩、角度、流量、位移等。這些物理量通過各種傳感器輸出成電壓、電流、頻率等模擬信號。把模擬信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，并送計算機存儲，這一過程稱為數(shù)據(jù)采集。把采集到的數(shù)據(jù)進行整理、分析、計算、濾波、壓縮、擴展和評估，并以各種形式表達出來，這一過程，稱為數(shù)據(jù)處理。風洞數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)測控對象和所要求的精度不同，可以采用不同的系統(tǒng)。根據(jù)本風洞的技術(shù)要求，我們采用了20世紀九十年代發(fā)展起來的工業(yè)控制計算機加數(shù)據(jù)采集卡及前端的信號放大器組成的數(shù)采系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高、價格便宜?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各型風洞中。一、變頻器變頻器是控制交流電機改變轉(zhuǎn)速的一種常用設(shè)備。在風洞風速控制中它的任務(wù)是改變交流電機的輸入頻率，以達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。使用變頻器控制電機轉(zhuǎn)速，控制方式很多，這里采用的是模擬量電壓控制方式?？刂谱冾l器需要兩個信號，一是開關(guān)信號，控制變頻器的正反轉(zhuǎn)。當計算機系統(tǒng)輸出高電平，接到變頻器正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)觸點上，使變頻器處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，這里是靠變頻器前面板啟動按鈕實現(xiàn)的；二是模擬量輸入信號，控制電壓范圍0～10V或0～5V，這里設(shè)置的是0～10V，可以根據(jù)需要自行改變設(shè)置。將計算機模擬量輸出端口正確連接后，當計算機控制輸出模擬量時，變頻器開始工作，根據(jù)模擬量輸出電流頻率改變電機轉(zhuǎn)速。二、壓差傳感器 傳感器橋壓示意圖微壓傳感器是用來把風速的壓力信號轉(zhuǎn)變成電信號的精密設(shè)備。當橋壓電阻值改變時，輸出信號改變。傳感器外形及引腳定義參右圖。給定橋壓為10V，由調(diào)理器供壓，輸出0～20毫伏，量程0～2450帕，總精度為 % ?？看藟翰顐鞲衅鞑杉L速信號，達到對風速的閉環(huán)控制。三、信號調(diào)理器在風洞控制系統(tǒng)中，壓差傳感器信號是毫伏級微量，不能直接用來顯示、記錄、控制，在傳輸中容易被干擾和衰減。因此必須進行必要的信號放大、處理，同時對電磁干擾的電磁噪聲、內(nèi)在噪聲進行濾波，風洞實驗一般用低通濾波（1～10Hz）。四、應(yīng)變測試精密穩(wěn)壓電源在風速控制中，傳感器電橋橋壓的精度直接影響試驗結(jié)果精度，因此給試驗室配備了精密穩(wěn)壓電源。電源前面板和后面板分別配備輸出端口。五、數(shù)據(jù)采集卡選用的數(shù)據(jù)采集卡是研華公司的PCL818LS型數(shù)據(jù)采集卡：分辨率12位；采樣速率40K/s；16路單端或8路差分模擬量信號輸入；2路模擬量輸出；16路數(shù)字量輸入/輸出；2路24位計數(shù)器。此采樣頻率對低速風洞試驗已經(jīng)夠快；用1路模擬量輸出和1路數(shù)字量輸出可控制變頻器的運轉(zhuǎn)；16通道信號輸入用來接入測量信號，能夠滿足風洞試驗所需通道。風洞控制和數(shù)采系統(tǒng)包括兩大部分：風速控制和葉片實驗信號，并完成不同信號的數(shù)據(jù)采集以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。控制系統(tǒng)的設(shè)計思想是：對風速控制，通過數(shù)據(jù)采集卡，采集風速傳感器輸出的壓差信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到實時的風速值，與給定值比較，按一定關(guān)系，發(fā)送模擬信號控制變頻器，變頻器改變電機的輸入頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，從而達到改變風速的目的。本章主要介紹了風洞的控制系統(tǒng)，因為未進行具體設(shè)計，所以只進行了初步的介紹。至此，本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計部分已全部完成，下面將進行經(jīng)濟技術(shù)分析，以討論設(shè)計方案是否具有可行性。6經(jīng)濟技術(shù)分析綜上所述，在該風洞中各項花費如下：風洞的主體部分：電機（型號見上）： 1700 元動力段： 12500 元 擴散段： 28000 元蜂窩器： 48400 元阻尼網(wǎng)： 2000 元穩(wěn)定段： 8000 元收縮段： 12000 元支架： 10000 元導(dǎo)流錐： 2000 元進氣頭段： 2000 元其他設(shè)備(未作具體設(shè)計，參照國內(nèi)外風洞設(shè)計實例擬計算)：1）計算機： 12000 元2）其他硬件： 6000 元（包括端子板，變壓器等）3）風速測壓計： 1200 元4）軟件設(shè)計造價： 6000 元總的成本造價（不包括槳葉系統(tǒng)）： 151800元洞體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，風洞洞體穩(wěn)定段內(nèi)設(shè)有蜂窩器、阻尼網(wǎng)。動力系統(tǒng)內(nèi)有電機整流罩。鋼結(jié)構(gòu)部分由型鋼制作橫框（肋）和縱梁（肋），構(gòu)成風洞洞體的結(jié)構(gòu)骨架，在骨架內(nèi)側(cè)鋪設(shè)鋼板形成風洞各段的氣流通道。整個風洞為全焊接結(jié)構(gòu)。橫框（肋）和縱梁（肋）間距為500mm~1000mm不等，采用包括10槽鋼、1001006矩形鋼管、605扁鋼及5等邊角鐵等多種型鋼；收縮段筒體采用4mm鋼板；動力段筒體采用8mm鋼板；電機整流罩和導(dǎo)流葉片采用10mm鋼板。風洞洞體鋼結(jié)構(gòu)部分總質(zhì)量約4噸，所使用的型鋼和鋼板材料為Q235B。上述設(shè)計可保證洞體具有良好的強度、剛度、振動特性和氣動輪廓尺寸精度以及外觀質(zhì)量和洞體外觀效果。7結(jié)論本文根據(jù)實際的安裝環(huán)境和客戶的要求，設(shè)計了一座用于風力機實驗的低速射流風洞，風洞流場參數(shù)達到了設(shè)計指標，尤其是風洞的最大速度提高了25%，最大速度達到了25m/s。風洞噪音小，對辦公室樓內(nèi)無影響，得到了用戶好評。該風洞在設(shè)計時，考慮并解決了設(shè)計安裝以及維護可能遇到的許多問題，在保證實驗段流場品質(zhì)的前提下，極大地提高了該風洞的適應(yīng)性、經(jīng)濟性以及使用便利性，且大大節(jié)省了風洞建設(shè)開支。參考文獻 [1] 中國人民解放軍總裝備部軍事訓(xùn)練教材編輯工作委員會，《高低速風洞氣動與結(jié)構(gòu)設(shè)計》，國防工業(yè)出版社。[2] 劉順隆、鄭郡，《計算流體力學(xué)》，哈爾濱工程大學(xué)出版社，1998。[3] 朱自強等，《應(yīng)用計算流體力學(xué)》，北京航空航天大學(xué)出版社，1998。[4] 華紹曾、楊學(xué)寧等編譯 ，《實用流體阻力手冊》，國防工業(yè)出版社。[5] 劉正崇，《高低速風洞氣動與結(jié)構(gòu)設(shè)計》，國防工業(yè)出版社，2003。[6] 楊世銘，陶文銓?！秱鳠釋W(xué)》，北京:高等教育出版社，1987。[7] [美] 霍爾曼，《傳熱學(xué)》，馬慶芳等譯，北京人民教育出版社，1979。[8] FLUENT Inc.，F(xiàn)LUENT user Defined Function Manual. 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