专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种流体多自由度主动调节装置，包括：依次安装在两端开口的筒体结构中的流动测试前段B、流动测试段C和流动测试后段D；流动测试前段B包括：两个相对设置的调节板A，每个调节板A相背面设置姿态调整机构A，姿态调整机构A用于调节调节板A的三维姿态，以模拟叶片的入口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；流动测试后段D内部结构及连接关系与流动测试前段B一致；调节板A的三维姿态均包括：竖直平移运动、俯仰运动和侧倾运动；竖直平移运动为调节板A沿Y向的平移运动，俯仰运动为调节板A绕X向的转动，侧倾运动为调节板A绕Z向转动；流动测试段C用于放置被测样件。

权利要求

1.一种流体多自由度主动调节装置，其特征在于，包括：依次安装在两端开口的筒体结构中的流动调整段A、流动测试前段B、流动测试段C和流动测试后段D；

所述流动调整段A采用流动调整器(1)，用于减小流动之间的涡流结构；

所述流动测试前段B包括：两个相对设置的调节板A(2)，每个调节板A(2)相对面的背面设置姿态调整机构A，所述姿态调整机构A用于调节调节板A(2)的三维姿态，以模拟叶片的入口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；其中，所述姿态调整机构A包括：并列设置且不共面的杆A、杆B和杆C，流动测试前段B的筒壁对杆A、杆B和杆C沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用；所述调节板A(2)与杆A通过球铰连接，杆A相对所述调节板A(2)具有沿Y向的平移自由度和绕Y向的转动自由度；所述调节板A(2)与杆B通过连杆A连接，杆B相对所述调节板A(2)具有Y向的平移自由度；所述调节板A(2)与杆C通过连杆B连接，杆C相对所述调节板A(2)具有Y向的平移自由度；

所述流动测试后段D包括：两个相对设置的调节板B(4)，每个调节板B(4)相对面的背面设置姿态调整机构B，所述姿态调整机构B用于调节调节板B(4)的三维姿态，以模拟叶片的出口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；其中，所述姿态调整机构B包括：并列设置且不共面的杆A、杆B和杆C，流动测试前段B的筒壁对杆A、杆B和杆C沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用；所述调节板B(4)与杆A通过球铰连接，杆A相对所述调节板B(4)具有沿Y向的平移自由度和绕Y向的转动自由度；所述调节板B(4)与杆B通过连杆A连接，杆B相对所述调节板B(4)具有Y向的平移自由度；所述调节板B(4)与杆C通过连杆B连接，杆C相对所述调节板B(4)具有Y向的平移自由度；

所述调节板A(2)和调节板B(4)的三维姿态均包括：竖直平移运动、俯仰运动和侧倾运动；以所述调节板A(2)为例，所述竖直平移运动为调节板A(2)沿Y向的平移运动，所述俯仰运动为调节板A(2)绕X向的转动，所述侧倾运动为调节板A(2)绕Z向转动；

所述流动测试段C用于放置被测样件(5)。

2.如权利要求1所述的流体多自由度主动调节装置，其特征在于，所述流动调整器(1)中间设置有具有设定强度的栅格形成的蜂巢或矩形或三角形或圆形结构。

3.如权利要求1所述的流体多自由度主动调节装置，其特征在于，流动测试段C中被测样件(5)上设置旋转升降台(3)，所述旋转升降台(3)用于驱动被测样件(5)以Z向为转轴旋转或沿Z向平移。

4.如权利要求1所述的流体多自由度主动调节装置，其特征在于，流动测试段C的筒壁选用透明材料。

说明书

技术领域

本发明涉及流体流动自由度调节技术领域，具体涉及一种流体多自由度主动调节装置。

背景技术

针对封闭轮腔测量问题，尤其是旋转机械内流场测试，往往存在空间小、测量难、成本高等问题，同时旋转机械往往还存在多种不同工况，导致内流场流动状态众多，单一的水洞实验自由度不高，难以通过调节流场来满足流场测试需求，要测试多种工况则需要定制多种水洞实验包箱，造成了极大的不便和浪费，因此急需一种可对流体进行多自由度主动调节的装置，使内流场测试实验中被测物体以及来流流场和出口流场的方向均可自由调节，便于低成本且高效地模拟各个不同工况下内流场流动测试问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种流体多自由度主动调节装置，能够对流体进行多自由度主动调节。

本发明的技术方案为：一种流体多自由度主动调节装置，包括：依次安装在两端开口的筒体结构中的流动测试前段B、流动测试段C和流动测试后段D；

所述流动测试前段B包括：两个相对设置的调节板A，每个调节板A相对面的背面设置姿态调整机构A，所述姿态调整机构A用于调节调节板A的三维姿态，以模拟叶片的入口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；

所述流动测试后段D包括：两个相对设置的调节板B，每个调节板B相对面的背面设置姿态调整机构B，所述姿态调整机构B用于调节调节板B的三维姿态，以模拟叶片的出口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；

所述调节板A和调节板B的三维姿态均包括：竖直平移运动、俯仰运动和侧倾运动；以所述调节板A为例，所述竖直平移运动为调节板A沿Y向的平移运动，所述俯仰运动为调节板A绕X向的转动，所述侧倾运动为调节板A绕Z向转动；

所述流动测试段C用于放置被测样件。

作为一种优选方案，所述姿态调整机构A包括：并列设置且不共面的杆A、杆B和杆C，流动测试前段B的筒壁对杆A、杆B和杆C沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用；

所述调节板A与杆A通过球铰连接，杆A相对所述调节板A具有沿Y向的平移自由度和绕Y向的转动自由度；所述调节板A与杆B通过连杆A连接，杆B相对所述调节板A具有Y向的平移自由度；所述调节板A与杆C通过连杆B连接，杆C相对所述调节板A具有Y向的平移自由度。

作为一种优选方案，所述姿态调整机构B包括：并列设置且不共面的杆A、杆B和杆C，流动测试前段B的筒壁对杆A、杆B和杆C沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用；

所述调节板B与杆A通过球铰连接，杆A相对所述调节板B具有沿Y向的平移自由度和绕Y向的转动自由度；所述调节板B与杆B通过连杆A连接，杆B相对所述调节板B具有Y向的平移自由度；所述调节板B与杆C通过连杆B连接，杆C相对所述调节板B具有Y向的平移自由度。

作为一种优选方案，还包括设置在流动测试前段B之前的流动调整段A，所述流动调整段A用于减小流动之间的涡流结构。

作为一种优选方案，流动调整段A采用流动调整器，其中间设置有具有设定强度的栅格形成的蜂巢或矩形或三角形或圆形结构。

作为一种优选方案，流动测试段C中被测样件上设置旋转升降台，所述旋转升降台用于驱动被测样件以Z向为转轴旋转或沿Z向平移。

作为一种优选方案，流动测试段C的筒壁选用透明材料。

有益效果：

(1)本发明可以根据叶片的实际入口和/或出口形状对应的结构参数，主动控制姿态调整机构A和/或姿态调整机构B的运动，实现调节板A和/或调节杆B的空间三维姿态调整，从而模拟叶片的入口和/或出口的方向，进而引导流体的流动方向。

(2)本发明根据不同工况下入口和/或出口流场的流速和方向，模拟并测量不同工况下的叶轮内流场信息。

(3)本发明测试实验段为透明材质，可以便于观察流动结构和开展相关流场测量试验。

附图说明

图1为本发明一个实施例中装置结构示意图。

图2为本发明一个实施例中多自由度调节板的原理图。

图3为本发明一个实施例中多自由度调节板的位置示意图。

图4为本发明一个实施例中的两自由度旋转升降台的工作示意图。

其中，1-流动调整器，2-调节板A，3-旋转升降台，4-调节板B，5-被测样件

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种流体多自由度主动调节装置，能够对流体进行多自由度(俯仰、侧倾和竖直平移)主动调节。

如图1所示，该流体多自由度主动调节装置包括依次安装在两端开口的筒体结构中的流动测试前段B、流动测试段C和流动测试后段D，其中，流动测试前段B包括两个相对设置的调节板A2，每个调节板A2相对面的背面设置姿态调整机构A，姿态调整机构A用于调整与之相连的调节板A2的三维姿态(俯仰、侧倾和竖直平移)，进而调节两个调节板A2的相对位置，以模拟叶片入口流场流速、俯仰角和倾角的改变；流动测试后段D包括两个相对设置的调节板B4，每个调节板B4相对面的背面设置姿态调整机构B，姿态调整机构B用于调整与之相连的调节板B4的三维姿态(俯仰、侧倾和竖直平移)，进而调整两个调节板B4的三维姿态(俯仰、侧倾和竖直平移)，以模拟叶片出口流场的流速、俯仰角和倾角的改变；流动测试段C用于放置被测样件5(如叶轮旋转机械的叶片)；

进一步的，该流动多自由度主动调节装置还包括设置在流动测试前段B之前的流动调整段A，流动调整段A用于调整进入流动测试前段B的流场，使流场更加平稳；

进一步的，令来流方向为水平方向，调节板A2在流动测试前段B的空腔内的三维姿态以及调节板B4在流动测试后段D的空腔内的三维姿态均包括竖直平移运动、俯仰运动和侧倾运动，令竖直方向为Y向，来流方向为Z向，与来流方向和竖直方向垂直的方向为X向建立笛卡尔坐标系，其中，调节板A2或调节板B4的竖直平移运动表示调节板A2或调节板B4沿Y向的平移运动，调节板A2或调节板B4的俯仰运动和侧倾运动分别用俯仰角和倾角表征调节板A2或调节板B4运动状态，俯仰角表示的是调节板A2或调节板B4绕X向转动的角度；倾角(即侧倾角)表示的是调节板A2或调节板B4绕Z向转动的角度。

进一步的，如图2和图3所示，姿态调整机构A和姿态调整机构B的结构和调节方法均一致，其结构均包括并列设置且不共面的杆A、杆B和杆C，流动测试前段B对应的筒壁的相对面分别开设有通孔，两个调节板A2对应的姿态调整机构A中的杆A、杆B和杆C分别从对应的通孔中伸出，便于方便操作者调整；同理，流动测试后段D对应的筒壁的相对面分别开设有通孔，两个调节板B4对应的姿态调整机构B分别从对应的通孔中伸出，便于方便操作者调整。

以调节板A2对应的姿态调整机构A为例：其中，调节板A2与杆A通过球铰连接，由于筒体结构上的通孔对杆A沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用，杆A相对调节板A2具有两个自由度(即沿Y向的平移自由度和绕Y向的转动自由度)，调节板A2与杆B通过连杆A连接，杆B相对调节板A2具有Y向的平移自由度(即连杆A一端与调节板A2通过球铰连接，另一端与杆B销接，由于筒体结构上的通孔对杆B沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用，则杆B相对连杆A只具有沿Y向的平移自由度，进而通过连杆A带动调节板A2随动)，杆C与调节板A2通过连杆B连接，杆C相对调节板A2具有Y向的平移自由度(即连杆B一端与调节板A2通过球铰连接，另一端与杆C销接，由于筒体结构上的通孔对杆C沿X向和Z向的平移运动分别有限位作用，则杆C相对连杆B只具有沿Y向的平移自由度，进而通过连杆B带动调节板A2随动)；其中，

沿竖直方向(杆B轴线方向)移动杆B时，杆B和连杆A组成的连杆系统A带动调节板A俯仰运动，使调节板A2具有沿X向转动的自由度；

沿竖直方向(杆C轴线方向)移动杆C时，杆C和连杆B组成的连杆系统B带动调节板A2侧倾运动，使调节板A2具有沿Z向转动的自由度；

沿竖直方向同时移动杆A、杆B和杆C时，杆A、杆B、杆C、连杆A和连杆B组成的连杆系统C具有使调节板A2沿Y向移动的自由度；

由此，可以实现调节板A2或调节板B4的三维姿态调整。

进一步的，杆A、连杆A与调节板A2的铰接点连线与杆A、连杆B与调节板A2的铰接点的连线相互垂直。

进一步的，流动调整段A采用流动调整器1，其中间设置有具有一定强度的栅格形成的蜂巢或矩形或三角形或圆形结构，用于减小流动之间的涡流结构，进而使流场更加平稳。

进一步的，调节板A或调节板B的形状可根据需要设计成为平板，球面以及自定义曲面，用于进一步模拟叶片形状，提高对来流流场的模拟。

进一步的，如图4所示，流动测试段C中被测样件5安装在旋转升降台3上，旋转升降台3用于驱动被测样件5绕Z向旋转或沿Z向平移，从而改变被测样件5的工作姿态。

进一步的，流动测试段C对应的筒壁选用透明材料，用于方便观察流动结构和开展相关流场测量。

具体地：当使用该流动多自由度主动调节装置对被测样件5的入口流场的流速、俯仰角和倾角进行调节时，同时调节两个相对放置的调节板A2上对应的两个姿态调整机构A(也可只调节一个调节板A2上对应的姿态调整机构A)，实现两个调节板A2之间相对距离和相对位置的调整，进而实现入口流场的流通面积的调整，在来流流量不变的情况下，从而能够调节入口流场的流速大小；调节杆B或杆C使调节板A2绕X向转动，从而调节入口流场的俯仰角；调节杆C或杆B使调节板B4绕Z向转动，从而调节入口流场的倾角；根据流动测试段C实际需要的流场信息，选用对应的测量元件进行相应的流场测试。

当使用该流动多自由度主动调节装置对被测样件5的出口流场的流速、俯仰角和倾角进行调节时，其调节方法与入口流场的流速、俯仰角和倾角的调节方法相同，不同之处在于，对出口流场的流速、俯仰角和倾角进行调节时，调节对象为调节板B4以及其上的姿态调整机构B。

当使用该流动多自由度主动调节装置同时对被测样件5的入口流场和出口流场的流速、俯仰角和倾角同时进行调节时，按照分别调整入口流场和出口流场的流速、俯仰角和倾角的方法同时对调节板A2以及其上的姿态调整机构A与调节板B4以及其上的姿态调整机构B进行对应的调节。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种流体多自由度主动调节装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。