风洞用收敛发散喷管结构设计

　　在流体力学试验场景中，喷管是风洞系统核心的气流调控部件，直接决定试验段的流场品质，本次设计的收敛-发散结构喷管，主要适配小型低速风洞的教学演示、局部流场校验类试验需求，可将上游稳压段来流加速至设定马赫数，为试验段提供均匀稳定的气流场。从实际使用需求出发，喷管入口端采用方形法兰式连接边界，可直接与风洞稳压段的出口法兰对接，安装面预留密封槽位，避免高压气流泄漏影响流场稳定性；出口端为密集整流孔阵列结构，孔位采用等径正三角排布，可打散出口端的气流附面层，降低出口湍流度，避免气流出现局部旋流影响试验精度。设计过程中首先根据目标马赫数计算收敛段与发散段的型面曲线，收敛段采用维氏曲线设计，保证气流在收敛过程中均匀加速，避免出现局部激波；

　　发散段根据设计马赫数确定扩张半角，控制在合理范围内防止气流与壁面分离，整个型面过渡区域做了连续曲率处理，没有突变的折角，减少气流沿程压力损失。喷管整体采用多边形变截面结构，相比传统圆形截面喷管，更适配方形试验段的风洞结构，减少截面转换带来的流场畸变；壁厚根据工作压力区间做了等强度设计，既保证结构刚度，避免气流冲击引发壁面振动产生噪声，又控制整体重量，方便拆装更换。安装边界上，入口法兰的螺栓孔位采用标准化间距设计，可适配多数同规格小型风洞的安装接口，出口端的整流阵列与喷管主体采用一体化结构设计，减少拼接缝隙带来的流场干扰，实际使用中可根据试验需求更换不同喉道尺寸的喷管段，快速调整试验段的气流速度范围，满足不同试验工况的使用要求。