本實用新型涉及一種實驗模擬裝置，尤其是涉及一種機翼空氣動力學實驗模擬裝置。
背景技術：
空氣動力學實驗是進行空氣動力學研究的一種基本手段，通過實驗途徑研究空氣運動規(guī)律以及空氣與相對運動物體(主要是飛行器)之間的相互作用。飛行器的制造與設計過程中，進行風洞實驗是必不可少的。大型風洞一般都需要高昂的費用，為了降低費用，在教學中采取小型的測試實驗是比較好的方法。
小型風洞實驗只能看出空氣在機翼表面流動的狀態(tài)，相對于小型風洞實驗，為了得到更好的數(shù)據(jù)分析處理效果，可以采用數(shù)值模擬的方法與實驗進行對比，直觀的速度云圖、壓力云圖可以使學習者清楚的了解機翼的空氣動力學特征。
國內知名高校由于有良好的知識儲備和較強的經(jīng)濟支持，可以和企業(yè)合作建設大型的低速和高速風洞，可同時進行數(shù)值模擬驗證，但這樣實驗成本會非常高，其他普通高校難以擁有同樣的資源。目前教學實驗中鮮有把空氣動力學實驗與模擬仿真直接結合在一起的實驗裝置，高校的實驗教學缺乏必要的實驗設備的支持。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的就是為了解決上述問題而提供一種操作方便、易于上手、成本低的機翼空氣動力學實驗模擬裝置。
本實用新型的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
一種機翼空氣動力學實驗模擬裝置，該裝置包括實驗臺，實驗臺上設有滑軌，滑軌上依次設有風機、可滑動的絲線支架和機翼模型支架，所述的風機固定在滑軌的一端，所述的絲線支架上端設有絲線，所述的機翼模型支架上端設有機翼模型，所述的絲線在風機的作用下飄過機翼模型的表面，
實驗臺的下部還設有可輸入實驗參數(shù)的觸摸屏和驅動黑盒，所述的觸摸屏通過連接控制驅動黑盒控制滑軌上的絲線支架和機翼模型支架與風機的距離。
所述的風機輸出端設有將氣流整流為穩(wěn)定氣流的整流器。
所述的風機和整流器外設有保護罩，保護罩的前部設有橫豎交叉的格柵。
所述的機翼模型支架的上端還設有可改變機翼模型迎角的轉動機構。
所述的絲線支架和機翼模型支架垂直安裝在滑軌上。
所述的驅動黑盒內設有與觸摸屏通訊的控制器。
所述的風機為混流式風機。
該裝置在實驗臺上還設有用于機翼空氣動力學數(shù)值仿真模擬的計算機，計算機中安裝有ANSYS fluent 11仿真模擬軟件。
該裝置的實驗臺下部還設有實驗臺支撐，實驗臺支撐的底端裝有萬向輪，萬向輪上設有鎖止構件。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
1、本裝置通過設置絲線，可清楚直觀的展示機翼在空氣中受風載荷的狀態(tài)，學習者容易接受；
2、本裝置結構簡單，成本低廉，實驗臺占地面積，不需要大型風洞，具有很強的實用性，便于高校利用和推廣應用；
3、裝置智能，實驗參數(shù)可調節(jié)，與現(xiàn)有的機翼氣動性能演示實驗裝置比較，本裝置通過設置觸摸屏以及驅動黑盒，可以設置不同的實驗參數(shù)，智能化程度高，對于初學者只需要在觸摸屏上輸入少量的參數(shù)，裝置便可以自動控制模型的移動及模型角度的調整；
4、本裝置設有仿真對比裝置，在初學者初步了解機翼空氣動力學特性后，可以通過計算機上安裝的ANSYS fluent 11軟件進行數(shù)值模擬，學習者可進行更加深入的研究；
5、本裝置模型的擴展性強，可以將機翼模型拆卸后安裝飛機上其他部件，為了進行對比可同時更換仿真軟件中的三維模型與實驗設備中保持一致；
6、本裝置具有良好的移動性及固定性，操作靈活方便。本裝置實驗臺底部支撐裝設有萬向輪可以隨意移動，并帶有鎖止構件防止風機啟動后實驗臺偏移。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖；
圖中：1-保護罩；2-風機；3-整流器；4-格柵；5-絲線；6-絲線支架；7-機翼模型；8-轉動機構；9-機翼模型支架；10-計算機；11-滑軌；12-實驗臺支撐；13-驅動黑盒；14-觸摸屏；15-實驗臺；16-萬向輪；17-鎖止構件。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
實施例1
一種機翼空氣動力學實驗模擬裝置，其結構示意圖如圖1所示，該裝置包括實驗臺15，實驗臺15上方設有滑軌11，滑軌11上從前往后設有風機2、絲線支架6、機翼模型支架9，絲線支架6上端設有絲線5，機翼模型支架9上端設有機翼模型7，實驗臺15上還設有計算機10，風機2在滑軌6上固定不動，風機2上裝備整流器3，用于將產生的氣流整流為穩(wěn)定氣流，吹向絲線支架6上的絲線5，使絲線5飄過機翼模型7表面。
風機2和整流器3上設有保護罩1和格柵4，保護罩1為紡錘形筒狀保護罩，整流器3安裝在風機2中央后方，格柵4為橫豎交叉安轉在保護罩1頭部，通過整流可以使風機2產生的風轉化為穩(wěn)定的直流均勻流場。
本實例，風機2為混流式風機，該混流式風機2固定在實驗臺架15的前端，混流式風機型號為SWF(A)-1 4.5；流量：3160～4728m3/h；全壓306～182；轉速：1450r/min；功率/電壓：0.55kw/380v；電機型號：Y801-4。
絲線支架6為垂直桿，下方與滑軌6接觸，可以在滑軌6上受控滑動，上方固定絲線5，絲線的另一端自由下垂；機翼模型支架9底部與滑軌6接觸，可以在滑軌6上受控滑動，上方為轉動機構8，可以受控調整角度達到改變機翼模型7迎角的效果；計算機10安裝有ANSYS fluent 11，用于進行機翼空氣動力學數(shù)值模擬仿真，通過模擬仿真可更加清楚的了解機翼的氣動性能。
驅動黑盒13中裝有西門子s7-200plc控制器，用于與觸摸屏14通訊，觸摸屏14為驅動黑盒13控制的顯示裝置，通過在觸摸屏14上輸入滑動距離與轉動角度等參數(shù)，給予驅動黑盒13信號，使驅動黑盒13執(zhí)行命令，控制機翼模型支架9以及絲線支架6在滑軌11上的移動以及轉動機構8改變機翼模型7的迎角。
本實施例中實驗臺15采用金屬材料制備而成，幾何參數(shù)為：高度650mm，長 度1600mm，寬度600mm。實驗臺15底部的實驗臺支撐12裝有四個萬向輪16可以隨意移動，并帶有鎖止構件17防止風機2啟動后實驗臺15偏移。
在進行試驗演示與模擬仿真時，將機翼模型7安裝在機翼模型支架9上面的轉動裝置8上，接通電源，觸摸屏14上輸入滑動距離與轉動角度等參數(shù)，驅動黑盒13控制絲線支架6與機翼模型支架9在滑軌11上移動到觸摸屏14設定好的位置，啟動風機2，吹向絲線支架6上的絲線5，使絲線5飄過機翼模型表面。可以在觸摸屏14上改變機翼模型7的迎角，根據(jù)絲線5在機翼模型7表面變化的狀態(tài)可以直觀的理解機翼的空氣動力學特性。在進行實驗的同時，打開計算機10中的ANSYS fluent 11軟件，在軟件中導入與實驗過程中相同的機翼模型7的三維模型文件，進行fluent流體力學分析，經(jīng)過后處理分析得到壓力、速度云圖，有助于學習者深入了解機翼空氣動力學特性。