风洞1(1)
风洞试验原理
风洞试验原理
风洞试验是一种用于模拟大气流场对物体的影响的实验方法，它在航空航天、
汽车、建筑等领域都有着广泛的应用。
通过风洞试验，可以模拟不同速度、压力、温度的气流环境，从而对物体的气动特性进行研究和分析。
本文将介绍风洞试验的原理及其在工程领域的应用。
首先，风洞试验的原理是基于流体力学和空气动力学的基本理论。
当物体在气
流中运动时，气流会对物体施加压力和阻力，同时也会产生升力和侧向力。
风洞试验就是通过模拟不同气流环境，测量物体在气流中的受力情况，从而分析物体的气动性能。
在风洞试验中，首先需要确定试验的目的和参数。
根据不同的研究对象和需求，可以确定试验的速度范围、气流密度、温度等参数。
然后，通过风洞设备产生符合要求的气流环境，将待测试物体放置在气流中进行试验。
在试验过程中，可以通过压力传感器、力传感器等设备实时监测物体受到的气动力，同时也可以通过流场可视化技术观察气流对物体的影响。
风洞试验在工程领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，风洞试验可以用于研
究飞机、导弹等飞行器在不同速度、高度下的气动性能，为设计和改进飞行器提供重要依据。
在汽车工程领域，风洞试验可以用于研究汽车外形设计、空气动力学性能，提高汽车的燃油经济性和稳定性。
在建筑领域，风洞试验可以用于研究建筑结构在大风作用下的受力情况，为建筑设计提供可靠的风荷载数据。
总之，风洞试验是一种重要的工程实验方法，它通过模拟气流环境，研究物体
在气流中的受力情况，为工程设计和研究提供重要依据。
随着科学技术的不断发展，风洞试验在工程领域的应用将会更加广泛，为各行各业的发展提供有力支持。
风洞试验结果分析
风洞试验结果分析风洞试验是一种重要的工程实验方法，可以模拟大气中不同速度的风场环境，以评估飞行器、建筑物等在真实风场中的性能。
风洞试验结果分析是对试验数据进行系统分析和解释的过程，旨在揭示物体在不同风速下的气动特性。
在进行风洞试验时，通常会选择不同尺度的模型代替真实对象，通过模型在风场中的表现来推断真实对象的行为。
试验中，测量和记录的数据包括但不限于气动力、风速、温度、压力等参数。
这些数据需要经过整理和分析，才能提取有用的信息。
下面将从气动力分析、数据处理和结果解读三个方面进行风洞试验结果分析的探讨。
首先，气动力分析是风洞试验结果分析的重要组成部分。
在风洞试验中，测量到的气动力包括升力、阻力和力矩等因素。
升力是垂直于气流方向的力，其大小取决于模型形状和气流速度。
阻力是平行于气流方向的力，一般与模型表面积和气流速度成正比。
力矩则是绕模型某一点产生的扭转力。
通过对这些气动力进行分析，可以了解模型在不同风速下的受力情况，为设计和优化提供依据。
其次，数据处理是风洞试验结果分析的重要环节。
经过实验得到的数据通常以原始数据的形式呈现，需要进行筛选、修正和校准，以消除误差和噪音的影响，确保数据的准确性。
常见的数据处理方法包括峰值检测、平滑处理、滤波、插值和归一化等。
通过合理的数据处理，可以获得更准确和可靠的试验结果。
最后，结果解读是风洞试验结果分析的重要目标。
通过对试验数据进行整合和综合分析，可以得到物体在不同风速下的气动特性曲线、流场结构、气动性能参数等信息。
根据这些结果，可以评估模型的飞行稳定性、气动性能和结构强度等重要指标。
结果解读需要结合工程应用背景和设计要求，注重结果的实用性和可行性。
综上所述，风洞试验结果分析是对试验数据进行系统分析和解释的过程，包括气动力分析、数据处理和结果解读三个方面。
通过分析风洞试验结果，可以揭示物体在不同风速下的气动特性，为工程应用和设计提供重要参考。
在进行风洞试验结果分析时，需要注重数据的准确性和质量，合理选择数据处理方法，并结合具体应用背景进行结果解读。
风洞测力实验ppt课件
（1）根据相似准则，模型必须与实物做到几何相似； （2）对于那些不能简单模拟的部件，可以采用其它的一些办 法进行补救模拟。
2. 模型的尺寸
• 为了能真实的模拟绕飞行器的流动不会因为其它的干扰而 受到影响，模型在风洞中不能太大；
•
为了能真实的模拟飞行器的外形，使实验的雷诺数更加接 近飞行的雷诺数，模型要尽可能的大。
（4）电阻应变片 是一种利用金属或半导体材料受拉 伸或压缩变形后电阻值可以发生变化 的一种敏感元件。通常制成栅状
L dL dD d 2 A L D
dR dD d 2 R D dR / R K0
R K R
二、风洞测试设备
（5）应变天平的测量电桥
电桥处于平衡时：
R1R3 R2 R4
当电桥阻值产生微小增量时：
R1 R2 R3 R4 n U E 2 R R R R 1 n 1 2 3 4 1 U E gK 1 2 3 4 4 R1 R3 n 1 R2 R4
测力天平1应变式天平和机械式天平惠斯登电桥机械式天平应变式天平二风洞测试设备2应变式天平原理通过测量敏感元件电阻应变片的输出电压来测量模型空气动力的一种装置3应变式天平的组成弹性元件电阻应变片测量电路稳压电源信号调理放大器组成4电阻应变片是一种利用金属或半导体材料受拉伸或压缩变形后电阻值可以发生变化的一种敏感元件
二、风洞测试设备
2.测力天平
（1）应变式天平和机械式天平
惠斯登电桥
机械式天平
应变式天平
二、风洞测试设备
（2） 应变式天平原理 通过测量敏感元件-电阻应变片的输 出电压来测量模型空气动力的一种装 置
用风洞“捕风捉影”(2022年辽宁鞍山中考语文试卷说明文阅读题及答案)
用风洞“捕风捉影”①在神魔小说《西游记》中，天庭中的风神是风婆婆和巽（xùn）二郎。
他们有一个大口袋，口袋打开后就能起风，口袋收住风就停了。
研究流体力学的科学家也有这样一个“口袋”，并且功能更加强大：它能制造风，能研究风中的飞行器，还能帮助运动员逆风飞扬。
这个能“捕风捉影”的“神器”就是风洞。
②风洞是现代空气动力学研究和试验中使用最广泛的工具之一。
它是一种管道状的试验设备，可以人工控制风量与风速，用于测量空气流经物体时所产生的气动效应。
它不但在航空航天业中起重要作用，还可以用于设计汽车、火车等交通工具，甚至可以模拟测试舰船在水流中的状况、测量高层建筑和大型桥梁的风压、控制火灾、规划城市等。
③为什么风洞的适用对象这样广泛呢？因为在空气中运动的物体都会涉及空气动力问题，而静止的物体由于风的作用，会产生空气动力问题。
当这些问题对物体产生较大影响时，就必须做风洞试验。
④风洞试验的优点有很多。
首先，它符合科学。
依据运动的相对性原理，风洞测试的数据适用于试验对象在真实状态下的相关情况。
比如，设计师在设计飞行器时，可以参考在飞行器不动而空气动的状态下风洞试验的数据。
其次，它成本低。
比如美国在设计建造第一代航天飞机时，历经约十万小时的风洞试验，如果在大气层中进行相关实验，成本将是一个天文数字。
再次，它可控性强。
因为是在实验室中进行，所以科学家可以根据试验对象确定风洞空间的大小、风速的快慢，可以模拟试验对象在高温、低温等状态下的化学反应，可以利用烟幕和激光灯来模拟气流等。
最后，它可重复性高。
科学家能在试验中准确测试并记录相关数据，然后利用这些数据调整试验的环境和步骤。
风洞便于开展科学试验，就像摄影棚便于影视剧拍摄一样，难怪它颇受科学家的重视。
⑤怎样进行风洞试验呢？以飞行器为例，首先，将飞行器的缩尺模型或实物放置于风洞中，使其保持静止状态；然后，人工制造气流，模拟实际飞行时飞行器的各种情况；接着，利用高灵敏仪器测试飞行器各部位的受力情况，记录其表面与周围空气的流动状况；最后，科学家根据试验结果为飞行器的设计与制造给出建议，或者调整相关数据进一步测试。
JT6120型客车气动特性的数值模拟和风洞试验(1)
第１３卷第３期２０００年７月中国公路学报ＣｈｉｎａＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔＶ０１．１３ＮＯ．３Ｊｕｌｙ２０００文章螭号：１００１—７３７２（２０００）０３—０１１３０３ＪＴ６１２０型客车气动特性的数值模拟和风洞试验张志沛，欧阳鸿武，秦志斌（长沙交通学院汽车工程系，湖南长沙４１００７６）摘要：为了评价ＪＴ６１２０型客车的空气动力学特性，先后采用数值模拟和风洞试验方法对其外流场进行了研究。
研究结果表明由于在该车的头部产生了气流分离，导致空气阻力系数高速０．６６６５，说明气动性能存在明显的不足，有必要进行改进。
关键词：客车；数值模拟；风洞试验；气动特性中图分类号：Ｕ４６７．１３文献标识码：ＡＴｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｏｎＪＴ６１２０ａｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＺＨＡＮＧｇｈｉ—ｐｅｉ，０ＵＹＡＮＧＨｏｎｇ—ＷＵ，ＱＩＮＺｈｉ—ｂｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉＬｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＪＴ６１２０ｂｕｓ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔａｒｅａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｓｅｐａｒａｔｅａｔｔｈｅｆｒｏｎｔｐａｒｔｏｆｂｕｓ，ａｎｄｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｈｉｇｈｄｒａｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆ０．６６６５．Ｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ０ｆＪＴ６１２０ｎｅｅｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｕｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｅａｔｕｒｅ关于ＪＴ６１２０型客车气动特性方面的试验和研究，文献［１］提供了ＪＴ６１２０型客车三种模型的风洞试验情况：模型１的头部正面为带棱角的方正形，两侧面为平面；模型２的头部正面为圆弧形，两侧面稍带弯曲；模型３的头部正面和两侧面更为圆化些。
风洞试验技术介绍及应用
相似理论
相似准则
➢斯特拉哈数：非定常惯性力与定常惯性力的比值 ➢欧拉数：流体压力与流体惯性力的比值 ➢雷诺数：流体惯性力与流体粘性力的比值 ➢弗劳德数：流体惯性力与重力的比值 ➢柯西数：结构弹性力与流体惯性力的比值 ➢惯性参数：结构惯性力与流体惯性力的比值 ➢阻尼参数：无量纲阻尼比
相似理论
基本缩尺比
目的： 确定结构物表面风压（系数） 平均风压／脉动风压
确定结构体型系数
确定结构物的面/线荷载
应用： 建筑物幕墙、屋盖等覆面设计 － 瞬时风荷载
主结构设计静力风荷载 - 平均风荷载
结构风致振动响应分析（动荷载、位移、加速度 )– 脉动风荷
方法：
载 均匀流场
格栅紊流场
刚性不变体 压力传感器系统 表面风压
平均气动力 <- 三分力天平、五分力天平、六分力天平 脉动风荷载 <- 高频天平
ZD-1风洞典型工程测压试验
覆冰导线气动力试验
ZD-1风洞典型工程测压试验
施工防护网测力试验
ZD-1风洞典型工程测压试验
电动转轴风洞测力试验
气动弹性模型测振试验
目的：研究气弹模型的风振特性和响应、获得风振系数等参数
三、边界层风洞在风工程研究中的应用
相似理论 大气边界层流场模拟 气动刚性模型测压试验 气动刚性模型测力试验 气动弹性模型测振试验
相似理论
风洞实验的基础：绕模型的流动和绕原型的流动相似
流动相似的五大要素： ➢几何相似－最基本的流动相似条件 ➢运动相似－速度和加速度场的相似 ➢动力相似－同名作用力场的相似 ➢质量相似－密度场的相似 ➢热力相似－温度场的相似
国内近年兴建的边界层建筑风洞： 湖南大学(2004), 长安大学(2004), 大连理工大学(2006), 中国建科院 (2007), 西南交通大学(2007), 哈尔滨工业大学(2008), 石家庄铁道大学 (2009)，浙江大学(2010)
风洞试验的基本原理是
风洞试验的基本原理是
风洞试验的基本原理是利用空气流动的特性，通过模拟真实空气环境中的流动情况，以观察和测量物体在不同风速、气流方向和气流条件下的运动和表现。
具体而言，风洞试验通常包含以下步骤：
1. 设计和制造模型：根据实际需要，设计制造与真实物体相似的模型，模型的尺寸、材料和外形应尽量与实际物体相符。
2. 安装和调整风洞设备：将模型安装在风洞中，确保其能够稳定地暴露在空气流动中，并调整风洞的风速和气流方向。
3. 进行试验：通过控制风洞中的压力差、风速和温度等参数，使空气流动起来，形成气流。
模型会受到气流的作用，产生阻力、升力以及其他力，试验人员通过各种测量设备记录和分析这些力的大小和方向。
4. 数据处理和分析：根据试验期间的数据记录，使用相关的数学和物理模型，对数据进行分析和处理，获得与物体在真实环境中的运动和表现相关的信息，如阻力系数、升力系数等。
风洞试验的基本原理在于通过模拟气流环境，使物体在受到空气流动作用时展现出与真实情况相似的行为，以获取与气动力有关的关键参数。
这种方法能够为飞行器、汽车、建筑物等各种工程领域的设计与研发提供重要的实验依据和数据支持。
MAF风洞简介1
MAF小型风洞装置的基本技术特性
气流马赫数 预制室容积 工作室尺寸 2～7 7×10-3m3 360×226×200mm
喷管出口截面直径尺寸
雷诺数最大值 最大滞止压力 最大滞止温度 实验过程时间 实验气体
100mm
107 15MPa 800K 1-2S 空气、氮气、二氧化碳等
三、MAF风洞数据采集系统简介
用压力探头（总压P0探头和测静压P探头）测 量物体滞点的总压（即滞止压强）和物体表面 的静压
总压和静压测量图
2、气流温度的测量
气流总温（即滞止温度）是一个十分重要的状 态参数，在空气动力学计算中经常需要知道气 流的温度，但是要直接测量静温是很困难的， 因为要量静温必须使温度计随气流一起运动， 然而静温可以从气流的其它状态参数中推算出 来。所以一般只测量总温。本实验就是通过风 洞实验确定气流的总温。
MAห้องสมุดไป่ตู้风洞简介
作者：乔 相 信
一、风洞设备简介
沈阳理工大学从俄罗斯引进的超小型、暂冲 式、超音速风洞装置（MAF）由支架、储气 罐、中心连接管、主控制阀、加热器、预制室、 喷管、工作室、扩散器、消音器、控制器、光 源发生器、狭缝摄影仪、传感器、教学模型等 组成。
MAＦ小型风洞结构图
MAＦ小型风洞结构图
空气压缩机
冷凝塔
二、MAＦ小型风洞工作原理
从存储器出来的气体经过中心连接管和手动阀 进入到主控制阀 ，在装置开动的时候接通主 控制阀，气体经过电加热器进入到预制室，再 经过可以替换的出口截面直径不同的喷管进入 工作室，在那里气体围绕被研究的模型流动。
MAＦ小型风洞工作原理图
1进气口 2支架 3主控制阀 4压缩气体存储器 5手动阀 6定时器 7 消音器 8 扩散器 9工作室 10喷管 11 预制室 12 电加热器 13电源 14电磁阀
风洞的结构和原理
风洞的结构和原理
风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成。
洞体中有一个能对模型进行必要测量和观察的实验段，实验段上游有提高气流匀直度、降低湍流度的稳定段和使气流加速到所需流速的收缩段或喷管，下游有降低流速、减少能量损失的扩压段和将气流引向风洞外的排出段或导回到风洞入口的回流段。
有时为了降低风洞内外的噪声，在稳定段和排气口等处装有消声器。
驱动系统是由可控电机组和由它带动的风扇或轴流式压缩机组成。
风扇旋转或压缩机转子转动使气流压力增高来维持管道内稳定的流动。
改变风扇的转速或叶片安装角，或改变对气流的阻尼，可调节气流的速度。
风洞的工作原理是：当飞机在空中移动时，会产生空气阻力。
因此，当空气流过静止的模型时，也会产生同样的阻力。
风洞使物体周围的空气流动，使物体看起来像真的在飞行。
在最基本的情况下，风洞本质上是一个巨大的管道，里面有一个强大的风扇，可以将空气吹到管道的中间。
隧道有些地方更宽，有些地方更窄。
在管道较窄的地方，空气必须加快速度才能通过。
管子越窄，空速就越快。
被测试的物体，无论它是一个小模型、一个交通工具的部件，还是一架全尺寸的飞机，都被固定在隧道里，使它不会移动。
静止物体周围的空气显示了物体在空气中移动时会发生什么。
以上信息仅供参考，如有需要建议查阅关于风洞的书籍或者咨询工程师。
直流风洞原理
直流风洞原理
直流风洞是一种模拟飞行器或物体在空中飞行时所受到的气动力的实验设备。
其原理主要是利用高速气流对飞行器或物体进行吹风，以模拟真实环境中的空气动力效应。
在直流风洞中，高速气流通过收缩段、实验段和扩散段三个主要部分。
收缩段的作用是使气流加速，实验段则是进行吹风实验的主要区域，而扩散段则是将高速气流减速并排出。
当飞行器或物体进入实验段时，它会受到高速气流的冲击，产生与真实飞行中相同的气动力。
这些力包括阻力、升力和重力等。
通过对这些力的测量和分析，可以研究飞行器或物体的空气动力学特性，如稳定性、操纵性等。
直流风洞的原理是基于空气动力学的基本理论。
通过实验，我们可以了解飞行器或物体的空气动力学性能，为设计提供依据。
同时，风洞实验也是验证飞行器或物体设计的有效手段，可以提前发现和修正设计中的缺陷和问题。
总的来说，直流风洞是一种重要的空气动力学实验设备，通过它我们可以更好地了解飞行器或物体的空气动力学特性，为飞行器或物体的设计和优化提供重要的数据支持。
风洞
风洞风洞作为一种重要的试验工具，在流体力学研究领域发挥着不可替代的作用。
风洞可以模拟不同的空气流动情况，帮助科学家们更好地理解和预测自然界中的各种气流现象。
在本文中，我们将探讨风洞的原理、应用以及对科学研究和工程设计的重要性。
首先，让我们来了解一下风洞的原理。
风洞是一种特殊的设备，它通过使用强风来模拟不同的空气流动情况。
通常，风洞由一条长而窄的隧道组成，由一个强劲的风机产生强大的气流。
当空气经过风洞时，它会遇到模型或实验设备，通过观察实验设备在不同气流条件下的行为，科学家可以得出有关气流特性的重要信息。
风洞的应用非常广泛。
在航空航天领域，风洞被广泛用于飞机和火箭的设计和测试。
科学家们可以在风洞中模拟不同速度和方向的风，观察飞机在各种情况下的气动性能。
这有助于优化飞机的设计，提高其安全性和效率。
在汽车工业中，风洞也被用于测试汽车的气动性能，帮助设计师降低风阻，提高燃油效率。
此外，风洞还在建筑、桥梁和其他工程领域中发挥着重要作用，可以帮助工程师预测结构在强风环境中的表现，从而改进设计方案。
风洞对科学研究和工程设计的重要性不言而喻。
它提供了一种可控的实验环境，使科学家和工程师能够更好地理解和研究各种气流现象。
在没有风洞的情况下，科学家们将很难进行真实可靠的实验，得到准确的数据和结果。
风洞为他们提供了一个模拟真实环境的平台，能够更好地理解和解析气流现象，为相关领域的进一步研究和发展提供重要支持。
除了研究领域，风洞在教育和培训中也起着重要作用。
学生和工程师可以通过在风洞中进行实验，加深对气流现象的理解。
这种实践经验有助于学习者更好地应用理论知识，培养解决问题和创新的能力。
通过实验，学生和工程师们可以更深入地了解气流在不同条件下的行为，提高自身的专业技能水平。
然而，风洞也存在一些局限性。
首先，由于风洞的建造和维护成本较高，它只能被一些大型研究机构和工程公司所使用。
这限制了一些小型实验室和中小型企业的研究和设计能力。
南开大学风洞实验实验报告
风洞实验一、实验原理[1]曳力系数曳力系数（drag coefficient）又称流体阻力系数，指一个物体在流体中和流体有相对运动时，物体会收到流体的阻力。
阻力的方向与物体相对于流体的速度方向相反。
相对速度较小时，阻力大小与速度大小成正比；相对速率较大时，有：f=12C DρA Av2其中，ρA是空气密度，A是物体有效横截面积，C D是曳力系数。
曳力系数的大小取决于物体形状与雷诺数。
[2]雷诺数雷诺数（Reynolds number），是流体力学中表征粘性影响的相似准则数，记作Re。
Re=ρAνD B μA其中，ν为流体流速，ρA为流体密度，μA为动力粘滞系数，D B为特征长度。
二、实验装置1、贴有刻度尺的风洞2、配有光电传感器的计算机风扇3、不同直径、不同表面的小球若干（系有细绳）4、示波器5、刻度尺6、铁架台7、游标卡尺8、电子天平9、双通道电源、导线若干10、热线式风速仪三、实验内容1、如图所示连接电路：图1 实验电路图2、将风洞调至水平，利用刻度尺测出风洞的直径，估计其截面积。
3、设定热线式风速仪截面积，在风洞上安装热线式风速仪，使得测量探头位于风洞正中央。
4、调节示波器，使其可以显示频率。
5、调节双通道电源，使得风扇电压由4.00V增加到14.00V，读出整数电压值时的风速与电机频率，记录实验数据。
[2]曳力系数与雷诺数的测定1、利用铁架台，使得乒乓球在风洞中心，同时摆线穿过带有刻度尺的狭缝，保证摆线与狭缝没有接触。
2、利用刻度尺测量摆线悬挂点与刻度尺的距离。
3、实验开始前，读出摆线所对刻度。
4、调节双通道电源，使得风扇电压由4.00V增加到14.00V，读出整数电压值时的摆线所对刻度、记录实验数据。
5、换用不同直径的小球，重复上述步骤。
四、实验结果电压/V电机频率/Hz风速/m⋅s−14.007.960.465.009.800.626.0011.570.767.0014.790.898.0014.560.959.0015.98 1.0610.0017.24 1.1411.0018.43 1.2412.0019.69 1.3213.0020.66 1.4314.0021.74 1.50表1 风速与电机频率数值拟合后的结果如下图：图2 风速与电机频率拟合结果风速与电机频率近似满足：v=0.07094f M满足线性相关。
建筑工程风洞
建筑工程风洞
风洞在建筑工程中的应用
风洞是一种模拟大气流动的实验设备，能够对建筑物在不同风速和风向条件下的气动性能进行测试和评估。
建筑工程中的风洞试验对于设计和改善建筑物的结构和形状非常重要。
风洞试验可以帮助工程师了解建筑物在风中的响应和反应，从而评估建筑物的安全性、稳定性和舒适性。
通过风洞实验，可以预测建筑物所受到的风力荷载，并确定建筑结构是否能够承受这些荷载。
在风洞试验中，建筑模型被放置在风洞中，并通过风洞中的风机产生气流。
通过测量建筑模型上的压力分布、风速和风压等参数，可以获得建筑物在风中的气动性能数据。
风洞试验可以帮助改善建筑物的设计，减少风压和风力荷载对建筑物的影响。
通过调整建筑物的形状、角度和细节，可以有效地改善其空气动力性能，减少风阻力和振动，提高建筑物的稳定性和安全性。
此外，风洞试验还可以用于评估建筑物内部空气流动和通风系统的效果。
通过模拟建筑物内部的气流情况，可以评估室内温度分布、气体浓度和通风效果，从而优化建筑物的通风设计，提高室内空气质量和舒适性。
综上所述，风洞在建筑工程中的应用非常广泛且重要。
通过风
洞试验，可以评估建筑物的气动性能，改善建筑物的设计，减少风压和风力荷载对建筑物的影响，并优化建筑物的通风设计。
这些都有助于提高建筑物的稳定性、安全性和舒适性。
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2014年TI杯大学生电子设计竞赛G题：简易风洞及控制系统（高职高专）2014年8月12日简易风洞及控制系统摘要风洞是发展航空航天事业的关键设备，研制任何飞机，包括军用飞机、民用飞机以及航天飞机，都必须首先在风洞中进行大量试验，试验飞机能不能飞起来，能飞多高多快和多远以及其他各项飞行性能等。
风洞是指在一个管道内，用动力设备驱动一股速度可控的气流，用以对模型进行空气动力实验的一种设备。
本次设计的目的是以MSP430F149为主控芯片设计制作一个简易风洞及其控制系统。
它主要由电源模块、电源稳压模块、MSP430芯片、电机模块、驱动模块、超声波模块、1602液晶模块组成。
设计主要是利用MSP430F149来控制电机风扇的风力强弱从而达到控制小球的上升、下降距离。
然后通过超声波模块来检测小球上升的高度，并在1602上显示出来。
关键词：MSP430F149，电机模块，电源稳压模块，超声波模块，1602液晶AbstractWind tunnel is the key equipment of aerospace development, development of any aircraft, including military aircraft, civilian aircraft, and the shuttle, all must first in wind tunnel, a large number of trials, test the plane can fly, how fast and how high can fly far, and other various flight performance, etc. Wind tunnel is to point to in a pipe, with a speed controllable the power device driver, for the aerodynamic experiments on the model of a device.The purpose of this design is based on MSP430F149 as the main control chip design a simple wind tunnel and its control system. It is mainly composed of power supply module, power supply voltage regulator module, MSP430 chip, electrical module, drive module, ultrasonic module, the module of 1602. MSP430F149design is mainly used to control the motor fan wind strength so as to achieve control ball distance of rise and fall. And then through the ultrasonic module to detect the height of the ball up, and displayed on the 1602.Key words：MSP430F149, motor module, power supply voltage regulator module, ultrasonic module, 1602目录1 引言 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)2 方案设计与论证 (2)2.1 主控模块选择 (2)2.2 电机驱动模块选择 (2)2.3稳压模块选择 (3)2.4测距模块选择 (3)2.5显示模块选择 (4)3 系统硬件电路设计 (5)3.1 MSP430模块设计 (5)3.2 电机驱动模块 (5)3.3 超声波测距模块 (6)3.4 1602模块 (6)3.5 红外传感器模块 (7)4 软件设计 (8)4.1开发板语言简介 (8)4.2理论分析 (8)5 系统测试及结果分析 (9)5.1测试方法 (9)5.2测试结果分析及误差 (9)6 总结 (10)参考文献 (11)附录 (12)简易风洞及控制系统1 引言本次设计主要是为了了解风洞的意义和控制系统在风压中的应用原理，为了实现此次的目的，我们组设计制作了一简易风洞及其控制系统。
风洞由圆管、连接部与直流风机构成，圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有10cm间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。
控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。
所谓风洞是一种洞式管道,其中有已知流速的空气吹过,用以确定放在风道中的物体所受到的风压作用。
1.1 研究的背景和意义风洞是发展航空航天事业的关键设备，研制任何飞机，包括军用飞机、民用飞机以及航天飞机，都必须首先在风洞中进行大量试验，试验飞机能不能飞起来，能飞多高多快和多远以及其他各项飞行性能等。
风洞——研制飞行器的先行官它决定了一架飞机或其他飞行器的飞行性能，如速度、高度等，除飞机重量、发动机推力等要素外，最重要的因素是作用于飞机的空气动力。
空气动力主要决定于飞机的外形。
在设计和研制飞机时，首先是设计其外形，由此就可以确定作用于飞机的空气动力并推算飞行性能。
但是，这个工作只能做在最前，不能在飞机造出来以后。
确定飞机空气动力的实验设备主要是风洞。
人们把风洞和风洞试验叫做航空航天的先行官是恰如其分的。
风洞实验的基本原理是相对性原理和相似性原理。
风洞应用从航天扩大到一般工业。
随着工业技术的发展，从60年代开始，风洞试验(主要是低速风洞)从航空航天领域扩大到一般工业部门。
反映各行各业的发展越来越需要空气动力学和风洞试验的参与，已经形成了新的学科：“工业空气动力学”和“风工程学”。
2 方案设计与论证2.1 主控模块选择方案一：采用FPGA编程控制器实现。
FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成于一块芯片上，大大减小体积，提高了稳定性。
FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。
由检测模块输出的信号并行输入FPGA，FPGA通过程序设计控制小车作出相应的动作，但由于本设计对数据处理的速度要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。
价格也比较贵，基于它的缺点故不采用此方案。
方案二：采用51单片机来作为此次设计的主控芯片，51在控制领域应用非常广泛，具有低电压、低功耗、低价格、高性能、多功能、大存储容量、较强的I/O功能以及较好的结构兼容性等优点，是小型控制系统的首选。
但是它片内资源有限，在此次设计中不能满足要求。
所以不采用此方案。
方案三：采用MSP430系列单片机作为本次设计的主控芯片。
MSP430是由TI 公司开发的16位单片机，其突出特点是强调超低功耗，非常适合于各种功率要求低的应用，超低功耗、强大的处理能力、高性能模拟技术及丰富的片上外围模块、系统工作稳定、方便高效的开发环境。
内嵌有模数转换器模块用它来实现数据采集非常方便，不需在片外扩展模数转换芯片从而简化了硬件电路。
而且价格也比较合理。
通过上面三个方案的比较和论证，方案三具有满足各方面设计的需求，且MSP430的价格合理，故选择此方案。
2.2 电机驱动模块选择方案一：采用继电器对电机的风力进行控制，通过电压大小对风机输出风力进行调整。
此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二：采用L298N，功率三极管作为功率放大器的输出控制电机。
线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，由达林顿管组成的H型桥式电路。
用MSP430控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。
但是唯一不足之处是L298N输出的电流太小，满足不了此次需要，故不采用此方案。
方案三：采用AQMH3615NS 直流电机驱动模块，它的特点是极小的尺寸，（仅5.5cm×5.5cm），支持电机电压9-36V，欠压保护；驱动原理类似L298 驱动逻辑，可三线控制调速、正反转及刹车；支持满PWM，可直接使用按键控制正反转，PWM 有效范围0.1%~100.0%，接口是ESD 防护；同时它最大持续负载电流12A(不加散热)，15A(简易散热)，20A(厚型大散热器)。
通过以上三个方案的比较和论证，决定采用方案三。
使用AQMH3615NS 直流电机驱动模块输出控制电机。
2.3稳压模块选择方案一：采用LM78XX系列三端集成稳压器。
内部有过热、过流保护电路。
外围元件少、性能优良、体积小、价格低，故在很多电路中广泛应用。
它组成的是正压输出稳压电源，输出电压和最大输出电流由稳压器本身型号决定。
但是它的电压不可以调整，满足不了此次设计要求。
方案二：采用LM337。
它的内部有热过载保护；77dB波纹抑制、100%电老化；输出电压可以从-1.2V到+18V调整。
输出的电流也可以随自己的需要而调整。
在应用中比较方便。
通过以上两个方案的比较和论证，决定采用方案二。
用LM337对电源进行稳压控制。
2.4测距模块选择方案一：采用红外对管，红外对管是红外发射管和光敏接收管的合称。
通过并排的红外接收管阵列对物体反射光的接受与否，搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪从而达到测距的目的。
当乒乓球上升到一定的高度红外对管就会有相应的反应。
此外红外对管工作电流小，受可见光干扰小。
但是由于题目要求停留的段有点多，而且在圆管周围按太多红外对管也影响美观。
方案二：采用超声波模块，超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远。
能够清晰的显示测量结果。
且利用超声波测速往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。
通过以上两个方案的比较和论证，决定采用方案二。
用超声波模块检测小球上升的高度。
2.5显示模块选择方案一：采用12864显示小球上升距离，12864液晶是串口输出，可以显示字母、汉字、图像。