一种高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法与流程

本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法。

背景技术：

高速风洞试验过程中，为便于观察模型状态以及流场显示等需要，在风洞试验段侧壁安装有大口径观察窗，流场品质对观察窗的阶差非常敏感。为确保试验流场品质，要求观察窗安装位置必须密封，无逆气流阶差，且顺气流阶差小于0.05mm。由于高速风洞试验过程中观察窗的玻璃要承受一定的正负压强，需要通过压窗对玻璃进行压紧确保玻璃不松动，压窗的压紧力要均匀合适，保证试验过程中玻璃不波动、不损坏。目前，观察窗的玻璃与圆钢窗之间通常采用橡胶垫密封，且橡胶垫厚度达到3mm～7mm，较厚的橡胶垫造成了玻璃的压紧力和阶差无法同时保证。而且，玻璃与圆钢窗的安装面圆度和锥度容易出现超差，造成玻璃和圆钢窗之间线接触或者点接触，在压紧玻璃时会导致玻璃应力集中从而压坏玻璃。

当前，有必要发展一种专用的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法。

本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法包括以下步骤：

a.用砂布打磨、丙酮清洗圆钢窗的内倒角锥面，再用丙酮清洗清洗玻璃的外倒角锥面；

b.分别测量玻璃的直径d1及圆钢窗的直径d2，获得差量△d＝d2-d1，得到所需的厚度△d；

c.将厚度等于△d的软带的表面涂环氧树脂粘贴剂，形成软带的环氧树脂粘贴剂层；

d.将圆钢窗的内倒角锥面涂环氧树脂粘贴剂，形成圆钢窗的环氧树脂粘贴剂层；

e.将步骤c和步骤d的环氧树脂粘贴剂层相对粘贴；

f.将玻璃用压窗压在圆钢窗上，通过力矩扳手对称拧紧压窗的螺钉，使得玻璃和软带之间的压力均匀，玻璃表面和圆钢窗表面平行；压紧后，玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差为顺气流阶差，软带伸出玻璃；再标记玻璃、压窗和圆钢窗在圆周方向的相对位置；

g.环氧树脂粘贴剂硬化后，拧出螺钉，拆除压窗，再拆除玻璃，去除软带伸出玻璃的余量；

h.按照标记的相对位置将玻璃用压窗压在圆钢窗上，拧紧螺钉，测量玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差ⅰ；

i.按照阶差ⅰ确定橡胶带的厚度，拧出螺钉，拆除压窗，再拆除玻璃，将橡胶带贴在软带上；按照标记的相对位置将玻璃用压窗压在圆钢窗上，拧紧螺钉，测量玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差ⅱ；

j.按照阶差ⅱ确定白胶布的厚度，拧出螺钉，拆除压窗，再拆除玻璃，将白胶布贴在橡胶带上；按照标记的相对位置将玻璃用压窗压在圆钢窗上，拧紧螺钉，测量玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差ⅲ；

k.重复步骤j，直至玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差达到预先确定的指标。

所述的步骤a的清洗后的圆钢窗的内倒角锥面的粗糙度小于等于6.5μm。

所述的步骤f中的玻璃的外倒角锥面上覆盖有塑料薄膜。

所述的环氧树脂粘贴剂为市售产品，环氧树脂粘贴剂中的粘接剂与硬化剂的比例为2:1，粘接剂和硬化剂混合后1h～2h内完成粘贴。

所述的步骤k中的玻璃表面和圆钢窗表面之间的阶差为顺气流阶差，阶差值小于等于0.05mm。

所述的软带的搭接形式为直线搭接、斜线搭接或曲线搭接。

所述的橡胶带的搭接形式为直线搭接、斜线搭接或曲线搭接。

观察窗的玻璃与圆钢窗之间的密封通常采用密封垫，密封垫需满足两个基本条件，一是密封垫需具有一定的弹性，一方面可保护玻璃在压窗压紧时局部挤压应力不会出现突变，另一方面可确保玻璃与圆钢窗之间有效密封；二是密封垫需具有一定的硬度，可有效支撑和固定玻璃，确保压窗压紧后，在风洞试验时受到正负压差后玻璃不会出现波动。

本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法综合采用软带、橡胶带和白胶布作为密封垫，软带上涂覆环氧树脂粘贴剂既能解决软带与钢窗的粘贴，又可以作为填充物解决圆钢窗的内倒角锥面与玻璃的外倒角锥面因圆度和锥度形状超差导致两者接触不均问题。再通过橡胶带调整玻璃与圆钢窗之间较大的阶差，白胶布调整玻璃与圆钢窗之间较小的阶差。本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法简单，高效，节约了经费，缩短了周期，软带、橡胶带和白胶布构成的复合密封垫增加了玻璃与圆钢窗之间的贴合性和密封可靠性，增强了对玻璃的支撑性，特别是避免了圆钢窗的内倒角锥面与玻璃的外倒角锥面因圆度和锥度形状超差导致两者接触不均从而产生的玻璃被压坏的风险。

附图说明

图1为本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法在高速风洞中的应用示意图；

图2为图1的局部放大图。

图中，1.风洞侧壁2.方钢窗3.圆钢窗4.橡胶垫ⅰ5.玻璃6.压窗7.橡胶垫ⅱ8.o型密封圈9.螺钉10.环氧树脂粘贴剂层11.软带12.橡胶带13.白胶布。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

实施例1

本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法应用在2米量级的高速风洞中，该高速风洞的观察窗直径为φ850mm，风洞试验时，观察窗的玻璃所承受的最大压差为1kg/cm²，最大压力约为5500kg。

如图1所示，在风洞侧壁1上安装有金属的方钢窗2，方钢窗2内固定有圆钢窗3，压窗6从风洞外向内将玻璃5压紧在圆钢窗3上，在压窗6与玻璃5的接触面上安装有橡胶垫ⅰ4，在压窗6与圆钢窗3的接触面上安装有橡胶垫ⅱ7，在圆钢窗3与方钢窗2的接触面上安装有o型密封圈8，在压窗6的圆周上均布有螺钉9。

本发明的高速风洞侧壁玻璃观察窗阶差调整方法应用在玻璃5和圆钢窗3之间的内倒角面上，具体步骤如下：

a.用砂布打磨、丙酮清洗圆钢窗3的内倒角锥面，再用丙酮清洗清洗玻璃5的外倒角锥面；

b.分别测量玻璃5的直径d1及圆钢窗3的直径d2，获得差量△d＝d2-d1，得到所需的厚度△d；

c.将厚度等于△d的软带11的表面涂环氧树脂粘贴剂，形成软带11的环氧树脂粘贴剂层10；

d.将圆钢窗3的内倒角锥面涂环氧树脂粘贴剂，形成圆钢窗3的环氧树脂粘贴剂层10；

e.将步骤c和步骤d的环氧树脂粘贴剂层10相对粘贴；

f.将玻璃5用压窗6压在圆钢窗3上，通过力矩扳手对称拧紧压窗6的螺钉9，使得玻璃5和软带11之间的压力均匀，玻璃5表面和圆钢窗3表面平行；压紧后，玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差为顺气流阶差，软带11伸出玻璃5；再标记玻璃5、压窗6和圆钢窗3在圆周方向的相对位置；

g.环氧树脂粘贴剂硬化后，拧出螺钉9，拆除压窗6，再拆除玻璃5，去除软带11伸出玻璃5的余量；

h.按照标记的相对位置将玻璃5用压窗6压在圆钢窗3上，拧紧螺钉9，测量玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差ⅰ；

i.按照阶差ⅰ确定橡胶带12的厚度，拧出螺钉9，拆除压窗6，再拆除玻璃5，将橡胶带12贴在软带11上；按照标记的相对位置将玻璃5用压窗6压在圆钢窗3上，拧紧螺钉9，测量玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差ⅱ；

j.按照阶差ⅱ确定白胶布13的厚度，拧出螺钉9，拆除压窗6，再拆除玻璃5，将白胶布13贴在橡胶带12上；按照标记的相对位置将玻璃5用压窗6压在圆钢窗3上，拧紧螺钉9，测量玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差ⅲ；

k.重复步骤j，直至玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差达到预先确定的指标。

所述的步骤a的清洗后的圆钢窗3的内倒角锥面的粗糙度小于等于6.5μm。

所述的步骤f中的玻璃5的外倒角锥面上覆盖有塑料薄膜。

所述的环氧树脂粘贴剂为市售产品，环氧树脂粘贴剂中的粘接剂与硬化剂的比例为2:1，粘接剂和硬化剂混合后1h～2h内完成粘贴。

所述的步骤k中的玻璃5表面和圆钢窗3表面之间的阶差为顺气流阶差，阶差值小于等于0.05mm。

所述的软带11的搭接形式为直线搭接、斜线搭接或曲线搭接。

所述的橡胶带12的搭接形式为直线搭接、斜线搭接或曲线搭接。