本实用新型专利技术公开了一种多功能空气动力学实验装置，一种多功能空气动力学实验装置，包括风机、设于所述风机上的壳体、设于所述壳体上的亚克力面板及设于所述壳体上的实验模块;所述实验模块包括皮托管测风速实验模块、卡门涡街实验模块、飞行器头部阻力优选实验模块及翼型升力测试实验模块。翼型升力测试实验模块。翼型升力测试实验模块。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能空气动力学实验装置
[0001]本技术属于风洞实验
，尤其是涉及一种多功能空气动力学实验装置。
技术介绍
[0002]自2016年以来，国内外小型无人机行业发展呈爆发态势，对无人机研发设计人才需求旺盛。相较之下，大中专院校新开设的无人机专业的配套实验仪器设备明显滞后，不能适应目前的教学需求。
[0003]《空气动力学》是无人机设计的一门重要的专业基础课，对于培养无人机专业学生“厚基础，宽口径”的教学理念起到重要作用。由于本课程与高等数学联系紧密，加之空气具有“看不见、摸不着、流动机理偏抽象”等客观不利条件，造成学生学习难度较大。若能适当增加实验教学环节，则对学生的感性认识的提高及巩固理论学习效果大有裨益，最终达成课程要求的教学目标。
[0004]目前市面有关空气动力学的实验设备多采用风洞，其造价动辄上百万，对于教学经费不充裕的无人机专业院校来讲，实验成本过高，难以完成空气动力学的相关实验。不仅如此，对于传统风洞，由于学生人数多而风洞数量少，往往一个班的学生面对的是一台风洞设备，学生不易做到独立进行空气动力学相关实验，难以形成直观认识。
技术实现思路
[0005]本技术为了克服现有技术的不足，提供一种多功能空气动力学实验装置。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种多功能空气动力学实验装置，包括风机、设于所述风机上的壳体、设于所述壳体上的亚克力面板及设于所述壳体上的实验模块；所述实验模块包括皮托管测风速实验模块、卡门涡街实验模块、飞行器头部阻力优选实验模块及翼型升力测试实验模块。
[0007]进一步的，所述皮托管测风速实验模块包括压力传感器和皮托管；所述压力传感器位于壳体上顶面；皮托管固定在压力传感器的侧端。
[0008]进一步的，所述卡门涡街实验模块包括圆柱体、阻力传感器及阻力连接杆；所述阻力传感器位于壳体上顶面；阻力连接杆上端端部固定在阻力传感器的侧端；圆柱体固定在阻力连接杆的下端端部。
[0009]进一步的，所述飞行器头部阻力优选实验模块包括标准体、阻力传感器及阻力连接杆。
[0010]进一步的，所述标准体包括钝头体、锥头体及平头体，且固定连接在阻力连接杆的下端端部。
[0011]进一步的，所述翼型升力测试实验模块包括固定板、升力传感器、角度控制器、升力连接杆、角度步进电机、NACA0012翼型、主翼面、连接杆及侧翼面；所述固定板位于壳体上；升力传感器位于固定板上；角度控制器位于壳体的端部；升力连接杆与升力传感器底部
固定连接；角度步进电机固定在升力连接杆上；NACA0012翼型位于升力连接杆底部；连接杆与角度步进电机相连。
[0012]进一步的，NACA0012翼型包括主翼面和侧翼面。
[0013]综上所述，本技术公开了一种多功能空气动力学实验装置，涉及到空气动力学实验装置
本装置占地空间小、造价低，适合规模化教学，可帮助学生直观认识空气流动的基本规律、掌握外流场的流动机理以及加深对小型无人机空气动力学特性的理解，对于解决《空气动力学》这门课的相关实验设备短缺困境起到积极作用。
[0014]针对目前无人机类专业教学过程中遇到的空气动力学实验教学设备明显滞后，无法满足目前无人机专业发展现状的情况，借鉴目前低速小型风洞的主要实验功能，将风洞的外观尺寸大幅度压缩，使之能够满足空气动力学的教学服务，具有可推广价值。
[0015]相较于普通升力演示器，本技术不仅可以定性定量的分析测试升力的大小，而且可以测试出升力随着气流速度、翼型攻角的变化等数值。此外，还另外增加了其它多项空气动力学实验，如皮托管测风速实验、卡门涡街实验、飞行器头部阻力优选实验等。因此，本技术具备了多功能特性。
[0016]相较于价值上百万的风洞设备，本技术的不仅价格低廉，而且在保证功能情况下尺寸大幅缩小，能够安装在一般实验室供多组学生同时实验，覆盖了空气动力学的大部分基础性实验，可作为大中专院校无人机类专业的教学设备使用。
[0017]本技术不仅是一套空气动力学实验装置，更是设计了一套教学实验方法及其实验流程，并提供了相应实验报告供参考使用。
附图说明
[0018]图1为本技术中皮托管测风速实验模块的结构示意图。
[0019]图2为本技术中卡门涡街之圆柱绕流实验模块的结构示意图。
[0020]图3为本技术中基于阻力的头部形状优选实验模块的结构示意图。
[0021]图4为基于阻力的头部形状优选实验模块中的钝头体9、锥头体10、平头体11的示意图。
[0022]图5为本技术中NACA0012翼型升力测试实验模块的结构示意图。
[0023]图6为可控翼型转动机构的结构示意图。
[0024]图7为可控翼型转动机构的正视图。
[0025]图8为图7的A
‑
A处剖视图。
具体实施方式
[0026]实施例1：
[0027]如图1
‑
8所示，一种多功能空气动力学实验装置，包括风机1、设于所述风机上的壳体2、设于所述壳体上的亚克力面板3及设于所述壳体上的实验模块；所述实验模块包括皮托管测风速实验模块、卡门涡街实验模块、飞行器头部阻力优选实验模块及翼型升力测试实验模块；所述壳体2固定连接在风机1的出风口；所述亚克力面板3为与壳体2的前、上、后壁均为卡接固定；所述实验模块包括皮托管测风速实验模块、卡门涡街实验模块、飞行器头部阻力优选实验模块及翼型升力测试实验模块；皮托管测风速实验模块是由风机1、壳体2、
亚克力面板3、压力传感器4及皮托管5组成；卡门涡街实验模块是由风机1、壳体2、亚克力面板3、圆柱体6、阻力传感器7、阻力连接杆8组成；飞行器头部阻力优选实验模块是由风机1、壳体2、亚克力面板3、阻力传感器7、阻力连接杆8、钝头体9、锥头体10、平头体11组成；翼型升力测试实验模块是由风机1、壳体2、亚克力面板3、升力传感器12、角度控制器13、升力连接杆、角度步进电机15、NACA0012翼型16及连接杆18组成，其中靠近NACA0012翼型16分为主翼面17和侧翼面19；侧翼面19将主翼面17的两端封死。
[0028]实施例2：
[0029]一种多功能空气动力学实验方法，所述皮托管测风速实验方法包括：
[0030]S1：将三个亚克力面板3安装在壳体2前、上、后壁上，压力传感器4固定连接在皮托管5的上端端部，将压力传感器4固定在壳体2的上顶面边界与亚克力面板3之间，使皮托管5的下端处于壳体2内部中心位置；
[0031]S2：打开风机1；
[0032]S3：待风速稳定后，读取压力传感器4上的读数ΔP；
[0033]S4：根据伯努利方程计算出风机的风速值；如公式1；
[0034][0035]其中：ρ为空气密度，ε为修正系数，一般略小于1。
[0036]本实验学生模块中，学生学习到伯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能空气动力学实验装置，其特征在于：包括风机（1）、设于所述风机上的壳体（2）、设于所述壳体上的亚克力面板（3）及设于所述壳体上的实验模块;所述实验模块包括皮托管测风速实验模块、卡门涡街实验模块、飞行器头部阻力优选实验模块及翼型升力测试实验模块。2.根据权利要求1所述的一种多功能空气动力学实验装置，其特征在于：所述皮托管测风速实验模块包括压力传感器（4）和皮托管（5）;所述压力传感器（4）位于壳体（2）上顶面; 皮托管（5）固定在压力传感器（4）的侧端。3.根据权利要求1所述的一种多功能空气动力学实验装置，其特征在于：所述卡门涡街实验模块包括圆柱体（6）、阻力传感器（7）及阻力连接杆（8）；所述阻力传感器（7）位于壳体（2）上顶面; 阻力连接杆（8）上端端部固定在阻力传感器（7）的侧端；圆柱体（6）固定在阻力连接杆（8）的下端端部。4.根据权利要求1所述的一种多功能空气动力学实验装置，其特征在于：所述飞行器头部阻力优选实验模块包括标准体、阻力传感器（7）及阻力连接杆（8）...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵地，吴宪举，张易玲，王人杰，厉宇航，周建军，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：新型
国别省市：
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