关于平面丝网气动载荷风洞阻尼网设计.pdfVIP

学兔兔 基于平面丝网气动载荷的风洞阻尼网设计 口 刘宗政1,2 口 陈振华 口 彭 强 口 杨文国 口 周 平 1．清华大学精密仪器与机械学系 北京 100084 2．中国空气动力研究与发展中心 四川绵阳 621000 摘 要：阻尼网是风洞稳定段中对气流进行整流的重要装置之一，对承受气动载荷的丝网进行强度分析，探索一般 的设计计算方法具有重要意义。通过有限元分析法和解析法对平面丝网进行了强度计算，同时对拉网弹性机构进行了设 计计算，提出了大型风洞阻尼网的一般设计计算方法，该方法已成功运用于某大型风洞阻尼网的设计。 关键词：气动载荷 风洞 阻尼网 设计 中图分类号：TU351 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2010)05—0025—03 风洞，是在一个管道内产生可控的人工气流，以供 启动和停车时，丝网受到短时间突然变大的轴向冲击 实验使用的设备。为了在风洞试验段内获取品质优良 载荷，在风洞启动结束至关车区间，轴向载荷在小范围 的流场、达到高雷诺数试验和层流翼型技术研究所要 内波动，趋于稳定。通常启动和停车时丝网所受轴向力 求的低湍流度水平，需要在风洞稳定段内安装若干层 是稳定状态时的数倍。 阻尼网进行整流。 单层丝网主要受气动轴向载荷，该载荷通过拉网 阻尼网属于单层平面丝网结构，单层平面丝网的 弹簧机构传递至风洞洞壁。本文主要研究单层平面丝 主要力学特点是柔性大、结构刚度较小、固有阻尼小， 网结构在气动载荷作用下的力学性能、强度和变形” 。 在外载作用下或支承运动时，容易导致大范围振动 】。 2 丝网强度和拉网弹簧设计计算 当受到面外荷载时，丝网的刚度强化明显，丝与丝之间 由于接触而相互作用，使丝网几何非线性引起的刚度 2．1 丝网的强度计算 变大。由于一般风洞都是频繁启动和停车的通风回路， 风洞运行过程中，丝网在承受较大的冲击载荷时 阻尼网频繁受气动载荷冲击，因此分析该类结构的气 容易产生强度问题，如部分钢丝被拉断、网受拉后变形 动载荷时，需要考虑几何非线性的影响。目前，在风洞 过大、产生塑性变形等。因此，必须对丝网进行强度和 工程领域 ，对阻尼网结构在气动载荷作用下强度及变 变形分析。方法通常是有限元数值分析方法和解析法。 形的研究较少，一般依靠工程经验进行气动稳态载荷 2．1．1 数值方法 的设计计算，迄今为止少有文献提出适合于单层平面 单层丝网计算模型如图2所示I3】。按照手册，选取 丝网结构在气动载荷作用下的阻尼网设计计算方法。 一 定规格的不锈钢丝网，确定丝的直径和通气率，通常 本文分析了阻尼网在风洞中所受的气动载荷，利用有 生产型风洞阻尼网尺寸很大，因而对整个丝网建立数 限元分析方法和解析法对丝网强度和拉网弹簧机构进 学模型工作量太大，实际计算时，通常建立一个较小模 行了设计计算，提出了具体设计方法，并成功应用于我 块的丝网模型进行等效计算。 国某大型超声速风洞阻尼网设计中。 由于丝网整体承受气动轴向载荷 ，在整个受力截 面上，载荷近似均布，计算时边界条件如下： 1 单层丝网气动载荷分析 一 是载荷等效作用在该单元中心