风洞试验
第十讲 风洞试验技术
1.2 试验模型
z(1) 精确的结构物模型 z(2) 简化的周边环境模型 z(3) 概略的上游地表模型
1.3 风洞试验分类
风环境风洞试验 风洞试验 建筑结构风洞试验
桥梁结构风洞试验
1.3 风洞试验分类(续)
风环境
地面或行人风环境(Pedestrian level) 建筑物周边风环境 (Topography model) 环境空气动力学试验(Environmental aerodynamics)
U
动力：CW (dTw / dt ) = W − H
τ = CW /[(∂H / ∂Tw ) − (∂W / ∂Tw )]
图2. 热线风速仪
2.4 平均风速指标
z(1) 不同高度平均风速 z(2) 风剖面指数α z(3) 梯度风高度
2.5 脉动风速指标
z(1) 紊流强度： I = σ u , I = σ v , I = σ w
P static
Pt
=
Ps
+ Pd
=
P0
+
1 2
ρaU 2
P total
Pd
=
Pt
− Ps
=
1 2
ρaU 2
=
ρ w gΔh
U=
P dyn
2g
ρw ρa
Δh
ρ w
图1. 皮托管测压
2.3 试验设备
z(2) 热线风速仪——脉动风速
静力：W = H
( ) W = I 2Rw, H = A1 + B1 U (Tw − Te )
H
¾ 4. 表面测压试验
4.1 模型要求 z(1) 刚性——外型无变形 z(2) 不漏气——压力为常数 z(3) 外形相似
空气动力学中的风洞试验技术研究
空气动力学中的风洞试验技术研究一、前言空气动力学是介于流体动力学与空气动力学之间的微小区域的流体动力学，主要研究气体对于运动和静止物体的影响，是流体动力学和气体动力学的交叉领域。
而在空气动力学中的风洞试验则是研究航空航天、汽车、火箭、潜水器等工业领域的必要手段。
二、风洞试验的基本概念风洞试验是一种将模型置于某种流体中，通过模拟流体环境，获得模型所受到流体压强的方法。
其主要用途是对建筑物、桥梁、航空器、飞行器、汽车等物体进行空气动力学试验。
风洞试验的基本原理是根据模型的大小要求，采用比例模型，通过风洞进行试验。
三、风洞试验技术1.模型制作技术模型是风洞试验的主要研究对象，其制作技术的好坏直接影响到试验结果。
在模型制作中，首先要根据模型的大小要求选择合适材料，然后根据要求加工成合适形状。
由于模型大小比较小，所以在加工过程中要做到精度、细节，对加工设备也要有很高的要求，通常需要采用微机数控机床、激光加工等先进的加工手段。
2.测试设备的研发风洞试验通常需要依靠一整套的测试设备，包括风洞、控制仪器、数据采集等设备。
风洞的设计、制造和使用对风洞试验的质量和效果有直接影响。
在风洞设计中，要考虑风洞内部的气流流向、速度、温度、湿度等因素，同时还要考虑噪音、晃动等因素，确保试验的准确性。
3.实验原理与操作方法研究风洞试验的原理和操作方法是风洞试验技术中的重要部分。
在实验前，需要制定实验方案并根据方案进行操作。
实验过程中需要注意实验数据的采集和处理，以减小误差的影响。
同时，在试验中还需要掌握实验过程中的各项指标和数据变化规律，以此推导模型的飞行性能和气动特性。
四、风洞试验的发展趋势目前，随着科技的发展，新的材料和技术不断涌现，并且人们对飞行性能和气动特性的研究也逐渐深入，风洞试验技术也在不断发展。
未来，风洞试验技术将逐渐向高速、高精度、高可靠性、高自动化等方向发展，同时还需要与计算机仿真技术、数据分析和处理技术等方面的技术联合，以提高风洞试验技术所获得数据的准确度和可靠性。
风洞试验技术介绍及应用课件
风洞管道
用于产生和控制气流，通常由坚固、轻质且 耐腐蚀的材料制成。
风扇和压缩机
模型台
用于放置和固定试验模型，具备高精度和高 稳定性。
提供风洞所需的气流，具有大推力和高效率 的特点。
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控制系统
调节气流参数，如速度、方向等，保证试验 的准确性和可重复性。
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风洞设备的性能参数
最大气流速度
决定了风洞能模拟的最 高风速，是衡量风洞性 能的重要指标。
环境监测与评估
通过风洞试验技术监测环境质量，评估环境对人类和 生态的影响。
建筑领域应用
建筑风工程
通过风洞试验技术模拟建筑在风力作用下的动态响应和稳定性， 优化建筑设计。
建筑环境模拟
模拟建筑内部的环境条件，评估建筑环境的舒适度和能效。
古建筑保护
通过风洞试验技术评估古建筑在风力作用下的安全性，为古建筑 的保护提供依据。
评估汽车的空气动力学性能、行驶稳定性等参数， 提高汽车的安全性和舒适性。
汽车研发与改进
通过风洞试验技术对汽车进行性能测试和优化， 加速新车型的研发和改进。
环境模拟领域应用
气候模拟
模拟气候变化对环境的影响，研究气候变化的规律和 趋势。
自然灾害模拟
模拟自然灾害如风、雨、雪等对环境的影响，研究灾 害的预防和应对措施。
风洞工作原理
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风洞结构
风洞由收缩段、实验段、 风扇和控制系统等组成， 能够产生稳定的气流供试 验使用。
气流控制
通过调节风扇转速和控制 系统，实现对气流速度、 方向和压力等参数的控制。
模型安装与测量
试验模型安装在风洞实验 段，通过测量仪器测量气 流对模型的作用力、压力 和温度等参数。
风洞实验
如果风洞试验显示结构顶点最大加速度超限或业主要求提高舒适度标准，可以考虑在房屋顶部设置调谐质量阻尼器（TMD）。
结构构件设计采用中国规范和风工程顾问提供的风洞荷载。
风洞实验wind tunnel experiments在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。
风洞实验的理论依据是流动相似原理。
由于风洞尺寸、结构、材料、模型、实验气体等方面的限制，风洞实验要作到与真实条件完全相似是不可能的。
通常的风洞实验，只是一种部分相似的模拟实验。
因此，在实验前应根据实际内容确定模拟参数和实验方案，并选用合适的风洞和模型。
风洞实验尽管有局限性，但有如下四个优点：①能比较准确地控制实验条件，如气流的速度、压力、温度等；②实验在室内进行,受气候条件和时间的影响小,模型和测试仪器的安装、操作、使用比较方便；③实验项目和内容多种多样，实验结果的精确度较高；④实验比较安全，而且效率高、成本低。
因此，风洞实验在空气动力学的研究、各种飞行器的研制方面，以及在工业空气动力学和其他同气流或风有关的领域中，都有广泛应用。
模型的设计和制造是风洞实验的一个关键。
模型应满足如下要求：形状同实物几何相似或符合所研究问题的需要（如内部流动的模拟等）；大小能保证在模型周围获得所需的气流条件；表面状态（如光洁或粗糙程度、温度、人工边界层过渡措施等）与所研究的问题相适应；有足够的强度和刚度，支撑模型的方式对实验结果的影响可忽略或可作修正；能满足使用测试仪器的要求；便于组装和拆卸。
此外，某些实验还对刚度、质量分布有特殊要求。
模型的材料在低速风洞中一般是高强度木材或增强塑料，在高速和高超声速风洞中常用碳钢、合金钢或高强度铝合金。
有些实验根据需要还采用其他材料。
模型通常都是缩尺的，也有全尺寸的，有时还可以按一定要求局部放大。
对于几何对称的实物，还可以利用其对称性做成模拟半个实物的模型。
风洞试验在大气工程中的研究与应用
风洞试验在大气工程中的研究与应用引言：大气工程是一门研究大气层中各种物理现象和过程的学科，包括气象学、气候学、空气动力学等。
在大气工程的研究中，风洞试验是一种常用的实验手段，用于模拟和研究不同气象条件下的风场。
一、风洞试验的原理与分类风洞试验是一种通过模拟真实风场来研究物体受风力作用的实验方法。
其基本原理是通过在封闭空间中加速空气流动，使其在模型或样品上产生与实际风场相似的风压和风速，从而观测和测量风对物体的作用。
按照风洞试验的尺寸和用途，可以将其分为多种类型，如低速风洞、中速风洞、高速风洞等。
其中，低速风洞主要用于研究和测试一般建筑物、航空模型等，而中速风洞则常用于飞机、火箭等大型空气动力学试验。
而高速风洞则主要用于超音速、高超音速等高速气动试验。
二、风洞试验在大气工程中的研究1. 建筑物风压系数的测定风洞试验在建筑物工程中有着广泛的应用。
通过模拟风洞中的风场，可以测定建筑物在不同风速下的风压系数，从而评估建筑物的风险和安全性。
这对于高层建筑、大跨度桥梁等结构工程的设计和施工具有重要意义。
2. 气象灾害的模拟与预测风洞试验可以模拟和研究不同气象条件下的风场，如台风、龙卷风等。
通过对这些气象灾害的模拟和预测，可以更好地了解其发展规律和影响范围，并采取相应的防灾措施。
这对于提高人们对气象灾害的认识和减少灾害损失具有重要意义。
3. 飞机设计与性能优化风洞试验在航空航天工程中的应用非常广泛。
通过模拟飞行的风洞试验，可以研究和优化飞机的气动特性，如阻力、升力等。
这对于提高飞机的性能和安全性具有重要意义。
同时，风洞试验也是新型飞行器的研究和设计的重要手段。
三、风洞试验的发展与挑战随着科技的发展和需求的增加，风洞试验也在不断进步和发展。
例如，近年来出现了无人飞行器和电磁弹射技术等新兴领域，这对于风洞试验的技术要求提出了新的挑战。
同时，传统的风洞试验也面临着一些问题，如成本高、周期长等。
因此，人们也在探索新的风洞试验方法，如数值模拟、仿真技术等。
4 风洞试验
测压点个数 36 60 60 60 28 42 60 60 56 21 56 14 16 12 12 15
3 试验设备
风洞：广东省建科院建筑风洞实验室，为串联双 试验段回流式风洞，分为大小两个试验段。本试验 使用的是大试验段。 1）大试验段为闭口试验段：长10m、宽3m、高2m， 最高风速为18m/s；
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首都机场3号航站楼测压试验
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4.4 试验模型
（1）测压模型 适用于桥梁、高层建筑、空间结构等。 优点：
风压分布；缺点：试验过程复杂（注意的问题：管 路系统的畸变和修正）
（2）高频动态测力天平试验（模型） 适用于高层建筑、高耸结构（格构式）。优点：
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北京大学风洞
宽3米×高2米×长32米直流式大气边界层风洞
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哈工大风洞与波浪模拟实验室
单回流闭口双试验段构造。 风洞小试验段入口截面宽4.0m ×高3.0m ×长 25m，空风洞最大风速44m/s，主要用于单体建筑 和建筑群的流场显示、测力、测压等试验。
风洞大试验段入口截面宽6.0m ×高3.6m ×长 50m ，最大风速25m/s，主要用作风环境试验和桥 梁模型试验。
L1=（3~8）D1， L2=（8~20）D2
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总压测量：平头总压管（皮托管），开口端平面 与气流方向垂3
气流方向修正系数
2）压强测量仪 （1）液柱式压强计 （a）U形管压强计：设ρ1为被测压强，ρ2为参考 压强（常用大气压强），则
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东莞国际金融大厦
风洞实验报告
风洞实验报告引言：风洞实验作为现代科技研究的重要手段之一，广泛应用于航空航天、汽车工程、建筑结构等领域。
本报告将围绕风洞实验的原理、应用以及相关技术展开探讨，旨在加深对风洞实验的理解和应用。
一、风洞实验的原理风洞实验是通过利用风洞设备产生流速、温度和压力等环境条件，对模型进行真实环境仿真试验的一种方法。
其基本原理是利用气体流动力学的规律，使得实验模型暴露在所需风速的气流中，从而通过测量模型上的各种力和参数来分析其气动性能。
二、风洞实验的应用领域1.航空航天领域风洞实验在航空航天领域有着广泛的应用。
通过风洞实验，可以模拟不同飞行状态下的风载荷，评估飞机、火箭等载体的稳定性和安全性，在设计和改进新型飞行器时提供可靠的数据支撑。
2.汽车工程领域风洞实验在汽车工程领域同样具有重要意义。
通过对汽车模型在高速风场中的测试，可以优化车身外形设计，降低气动阻力，提高燃油效率。
此外，风洞实验还可用于汽车内部气流研究，如车内空调流场、风挡玻璃除雾等。
3.建筑工程领域在建筑工程领域，风洞实验可以帮助研究风荷载对建筑物结构产生的影响，以提高建筑物的抗风性能。
通过模拟真实的气流环境，可以评估建筑物在不同风速下的应力、应变分布情况，为工程设计和结构优化提供依据。
三、风洞实验技术1.气流控制技术气流控制技术是风洞实验中必备的关键技术之一。
通过对风洞内流场进行合理设计和调整，可以实现不同速度、湍流强度和均匀度的气流条件，以保证实验的准确性和可重复性。
2.试验模型制作技术试验模型制作技术对于风洞实验的结果具有重要影响。
模型的准确度和还原程度直接关系到实验数据的可靠性。
现如今，各类先进材料和加工技术的应用，使得模型制作更加精准和高效。
3.数据采集和分析技术风洞实验所得数据的采集和分析是判断实验成果的关键环节。
当前，数字化技术的快速发展为数据采集和分析提供了强有力的支持。
传感器、图像处理等先进技术的应用，使得实验数据获取更为精确和全面。
飞行器设计中的风洞试验
飞行器设计中的风洞试验作为飞行器设计的必要流程之一，风洞试验在设计过程中起着至关重要的作用。
风洞试验不仅能够模拟真实的空气流场，还能够通过实验手段对飞行器的设计进行优化和改进，从而提高飞行器性能和安全性。
一、什么是风洞试验？风洞试验是一种通过模拟真实流场环境，利用模型进行试验研究的技术方法。
在飞行器设计中，通过风洞实验可以模拟不同速度和空气密度下的气流流动，测量模型的阻力、升力、侧力等物理数据，同时也能够观察流场现象，从而为飞行器的设计提供科学依据。
二、风洞试验的优点1. 实验环境稳定：风洞试验可以模拟出多种不同气流环境，同时也能够稳定地控制气流速度、风向、风角等参数，从而保证实验数据的可靠性。
2. 实验数据丰富：通过风洞试验，可以获得模型在不同气流环境下的阻力、升力、侧力等物理数据，从而为设计者提供了大量的关键参数。
3. 可以优化设计：通过对实验数据的分析和比较，设计者可以更好地理解飞行器在不同条件下的性能特点，从而做出优化设计，提高飞行器的性能和安全性。
三、风洞试验的种类1. 静态风洞试验：静态风洞试验是一种通过固定模型并在其上方喷射气流进行试验的方法。
静态风洞试验可以测试模型的耐风性和风噪声等特性，同时也能够获得模型在不同风速下的阻力和升力等物理参数。
2. 动态风洞试验：动态风洞试验是在静态风洞试验的基础上，增加了机械和电子设备用于控制模型的运动和姿态。
动态风洞试验可以更加真实地模拟飞行场景，同时也可以模拟临界空速等特殊气流环境。
3. 水洞试验：水洞试验是一种利用水流进行模拟试验的方法。
在水洞试验中，设计者可以利用液体的高密度和低黏性，模拟高速气流下的飞行器状态，从而获得模型的阻力、升力、推力等物理数据。
四、风洞试验的挑战和技术难点1. 气动噪声问题：风洞试验中，高速气流会产生强烈的气动噪声，这会对模型产生影响，并对实验者造成危害。
2. 模型装配和校准：在风洞试验中，模型的装配和校准会直接影响实验数据的准确性。
风洞试验
什么是风洞试验？5满意答案天上的云 2级 2010-10-09风洞试验是结构力学方面要求验证结构受力的一种试验，就象抗震试验一样，风洞试验是将拟受力构件做成模型，送入风洞，验证在强风作用下的结构受力变形。
其他回答(1)叉烧 6级 2010-10-09先来说风洞，风洞顾名思义能产生风的洞，主用于测试设备在强风下的情况和飞行员的训练！这次世傅会上也有风洞的展览馆，在那可以体验飞的感觉！相关知识什么是风洞试验???2005-12-31 00:32 nicky9|分类：工程技术科学|浏览10778次下载知道APP，提问优先解答!方式一：扫描二维码下载前苏联在“十月革命”胜利后的第二年，列宁就下令组建了国家空气动力研究机构——中央流体动力研究院，并任命“俄罗斯航空之父”茹可夫斯基担任院长，这一决策为前苏联成为世界上另一个航天大国奠定了坚实的基础。
二次大战之前，斯大林曾下令建造了世界上第一座可用于进行整架飞机试验的全尺寸风洞。
与美国相比，前苏联在空气动力学的整体水平上毫不逊色，甚至在许多方面都领先于美国，它在航空航天领域取得的一系列成就足以说明这一点。
英、法两国在二次大战前均为名列前茅的老牌航空先进国家，然而战后他们突然发现自己比美、苏等国落后了一截，于是两国重振旗鼓、奋起直追。
在战后第二年，法国政府便决定把因战争和被占领分散到全国各地的研究机构组织到一起，组建了国家空气动力研究机构，并在阿尔卑斯山腹地开始创建莫当试验中心，堪称世界一流的大功率空气动力试验风洞设备。
曾经发明了世界上第一座风洞的英国人更是不甘落后，除了政府加强对空气动力学的领导规划之外，充分利用大学进行基础学科的研究。
据有关资料透露，在英国的46所大学里，至少有30个以上高水平的空气动力研究试验室。
日本在战后受到限制的情况下，航空工业曾有过长达8年的空白。
但在此期间，其基础研究——空气动力学则进展神速。
仅60年代，就先后仿制出11种飞机，自行设计8种飞机。
气动声学风洞试验标准
气动声学风洞试验标准
气动声学风洞试验标准包括以下方面：
1. 风洞试验的背景噪声应低于60dA（在喷流速度为140km/h时）。
2. 低频颤振均方根压力脉动系数应低于3%。
3. 流场的堵塞比应小于10%。
4. 总压均匀性应满足其标准偏差小于%。
5. 动压和静压均匀性均应满足其标准偏差小于%。
6. 气流平均俯仰角和平均横摆角应小于°。
7. 在进行气动声学试验时，被测对象由于来流的影响，会在多个区域产生不同频率和强度的气动噪声。
传统的测量方法利用单个传声器收集整个声场内的声压信号，通过计算得出单个传声器的频谱和声压级。
但这种方法无法获得整个声场的声源分布情况，因此需要发展特殊的测量装置和处理技术对气动噪声源进行识别与定位。
上述信息仅供参考，如果还有疑问建议查询相关网站。
风洞实验
确定模型对气流的相对运动和模型上的气动力随时间变化的实验，包括颤振实验、抖振实验、动稳定性实验、 操纵面嗡鸣实验、非定常压力测量等。
颤振实验颤振是飞行器在气动力、结构弹性力和惯性力相互作用下从气流中吸取能量而引起的自激振动。它 一旦发生，就很可能造成结构的破坏。进行风洞颤振试验，旨在选择对防颤振有利的结构方案（见颤振试验）。
在气流和模型作相对高速运动的条件下，测定气流沿模型绕流所引起的对模型表面气动加热的一种实验。当 飞行器飞行马赫数大于3时，必须考虑气动加热对飞行器外形、表面粗糙度和结构的影响。风洞传热实验的目的是 为飞行器防热设计提供可靠的热环境数据，实验项目包括：光滑和粗糙表面的热流实验，边界层过渡、质量注入 对热流影响的实验，台阶、缝隙、激波和边界层等分离流热流实验等。在风洞传热实验中一般略去热辐射，只考 虑对流加热，要模拟的是马赫数、雷诺数、壁温比、相对粗糙度（粗糙度与边界层位移厚度之比）、质量注入率、 自由湍流度等参数。在一般高超声速风洞、脉冲风洞、激波风洞、电弧加热器、低密度风洞和弹道靶中都能进行 传热实验，但都不能全面模拟上述参数。因此，必须对不同设备的实验数据进行综合分析。风洞传热实验的方法 有两类：一类是确定热流密度分布的热测绘技术，如在模型表面涂以相变材，通过记录等温线随时间的扩展过 程进行热测绘；又如在模型表面涂以漆和粉末磷光材料的混合物，通过记录磷光体的亮度分布转求热流密度分布 （后一方法响应快，灵敏度高）。热测绘技术可以提供丰富的气动加热资料，但精度较低。另一类是热测量技术， 利用量热计进行分散点的热测量，一般是在一维热传导的假定下通过测量温度随时间的变化率测量热流密度。在 一般高超声速风洞中常用的量热计有两种：①薄壁量热计，使用它时要求模型的壁做得很薄，以使模型在受热时， 内外表面的温度接近相等，在内表面安装温差电偶，用以测量温度随时间的变化来推算热流密度。②加登计，是R. 加登在1953年提出的，它是基于受热元件的中心和边缘之间的温度梯度和热流密度有一定的关系进行测量的。薄 壁量热计和加登计由于达到温度平衡需要较长的时间，不能用于脉冲风洞。在脉冲风洞中，可采用塞形量热计和 薄膜电阻温度计进行测量。塞形量热计是利用量热元件吸收传入其中的热量，然后测量元件的平均温度变化率再 计算表面热流密度。
风洞试验
风洞试验建筑风洞试验就是对于外形比较复杂的风致敏感建筑，现行荷载规范中没有可供借鉴的体型系数，采用一定比例缩小的刚性模型，研究风荷载对于建筑的荷载作用。
在刚性模型表面密布气孔，采用一定的风速作用于模型，根据各气孔承担的风压力，折算出此处的平均压力系数（=荷规中体型系数x高度变化系数）。
风洞试验一般出两个报告，《风洞测压试验报告》和《风致振动分析报告》，《风洞测压试验报告》给出平均压力系数和极值压力，平均压力系数=体型系数X高度变化系数，主要用于整体结构计算，考察整体结构在风荷载作用下的受力状况，发现敏感部位；极值压力=体型系数X高度变化系数X阵风系数X基本风压，主要用于维护结构风力较大部位的计算。
《风致振动分析报告》给出等效静力风荷载，作为结构设计的风荷载取值，可以直接使用。
关键是理清各分区数值的正负号、合理归并方便施加荷载。
报告中一般假定，作用于测量表面向板内的压力，为正值，背离测量表面向板外的吸力，为负值。
对于开敞的结构，比如体育场（以下都以体育场为例来说明），通常给出，作用于外表面的值和内表面的值。
外表面为正值，表示风对板有向板内的压力，即向体育场内部的压力；外表面为负值，表示风对板有向板外的吸力，即向体育场外部的吸力；内表面为正值，表示风对板有向板内的压力，即向体育场外部的压力；内表面为负值，表示风对板有向板外的吸力，即向体育场内部的吸力；要得到作用于体育场的向内的最大作用力，应该是取同一风向下，等效静力风荷载外表面的正值和内表面的负值绝对值相加；作用于体育场的向外的最大作用力，应该为同一风向下，等效静力风荷载外表面的负值和内表面的正值绝对值相加。
然后综合得到某个分区某个风向下，向体育场内和向体育场外的最大值作为此分区此方向下的风荷载取值，就是可以直接施加的荷载值，单位kN/m2。
另一种表述为用外表面的数值减去内表面的数值，带着正负号，那么若外表面为正，内表面为负，得到正值，即向内的最大压力；若外表面为负，内表面为负，得到负值，即向外的最大吸力；若内外表面数值等号，其作用方向相反，则抵消部分作用力，变小，不必考虑。
建筑工程风洞试验
建筑工程风洞试验
建筑工程风洞试验是建筑设计和施工过程中的重要环节，通过模拟真实的大气环境条件，可以评估建筑物在不同风场下的稳定性和抗风性能，为设计和施工提供科学依据和参考。
风洞试验通常包括以下几个步骤。
首先，需要准备实验样品，即将要测试的建筑物的缩模模型。
缩模模型通常通过比例缩小来保持与真实建筑物的相似性，并采用轻质材料制作，以便在试验中更好地模拟不同的风场情况。
其次，进行试验前的准备工作，包括搭建风洞设备、调整风洞参数、安装测试设备等。
然后，进行试验过程，即将缩模模型放置在风洞内，并通过控制风洞的风速和风向，模拟不同风场情况下的风力作用。
试验过程中，可以通过测量缩模模型的位移、应力或应变等参数，来评估建筑物的稳定性和抗风能力。
最后，根据试验结果，分析建筑物在不同风场下的响应特性，提出相应的建议和改进措施。
建筑工程风洞试验的结果对于建筑设计的合理性、结构安全性和使用寿命等方面具有重要的参考价值。
通过风洞试验，可以评估建筑物的风荷载，以及建筑物在高风速条件下的动力性能，从而为设计和施工过程中的防风措施提供科学依据。
此外，风洞试验还可以为建筑物的结构优化和抗风能力改进提供可靠的数据支持。
在实际工程中，建筑工程风洞试验已经成为不可或缺的一项技术手段。
它不仅可以评估建筑物的结构性能，还可以为城市规划和建筑设计中的防风减灾工作提供重要参考依据。
通过综合
利用风洞试验的结果，可以减少建筑物在强风条件下的损失和破坏，提高建筑物的安全性和可靠性。
建筑工程中的风洞试验技术
建筑工程中的风洞试验技术风洞试验是建筑工程中常用的一种试验方法，用于评估建筑物在不同风速下的结构稳定性和风压性能。
本文将介绍建筑工程中的风洞试验技术及其在工程设计和施工中的应用。
一、风洞试验的基本原理风洞试验是通过仿真大气环境，模拟风场对建筑物的影响，从而评估建筑结构的稳定性和风压性能。
其基本原理如下：1. 模拟大气环境：风洞试验中通过对风速、风流方向、气温、湿度等参数进行调控，使得试验环境与实际大气环境尽量接近，以准确评估建筑物的响应。
2. 模型缩尺比例：由于实际建筑物尺寸较大，对风洞试验设备提出了较高的要求。
为了满足试验条件，常常采用模型缩尺比例进行试验，例如1:100或1:200。
通过在模型上施加风压载荷，得到与实际建筑物相似的响应。
3. 测量与分析：在风洞试验中，需要测量建筑物模型在不同风速下的响应，如位移、应力、振动等参数。
通过数据分析与计算，得出建筑物结构在不同工况下的性能指标。
二、风洞试验在建筑工程中的应用1. 结构优化设计：风洞试验可用于评估不同结构方案在风荷载下的稳定性和安全性，并进行优化设计。
试验结果可以为工程师提供依据，选择合适的结构形式、构件尺寸和材料等，从而提高建筑物的风固性能。
2. 动态特性分析：建筑物在风场作用下会出现动态响应，如振动和共振现象。
风洞试验可以通过测量建筑物模型的响应频率和振动幅值，分析结构的固有频率和振动特性，为工程设计和结构计算提供参考。
3. 风压分布研究：对于高层建筑、桥梁和大型结构等，风压分布的研究十分重要。
通过风洞试验，可以测量建筑物表面的风压分布情况，评估不同部位的风荷载大小，并确定结构的最大风荷载，保证建筑物在恶劣天气下的安全运行。
4. 空气动力性能评估：风洞试验可以评估建筑物的空气动力性能，如气动阻尼、风速增益等指标。
通过对建筑物不同部位的风洞试验，可以定量分析空气流动的规律和特性，并改进建筑物的气动设计。
三、风洞试验的优势与不足风洞试验作为一种建筑工程试验方法，具有以下优势：1. 可模拟多种复杂工况：风洞试验可以模拟不同风速、风向、气温和湿度等多种复杂工况，对建筑物结构的性能进行准确评估。
高层建筑风洞试验
在风洞中，可以模拟各种风速、 风向、湍流度等自然风条件，以 评估高层建筑在各种风环境下的 性能表现。
风洞试验的原理
风洞试验基于流体动力学原理，通过 人工产生和控制气流来模拟实际风环 境。
在风洞中，高层建筑模型可以放置在 测试段，接受气流的作用力，并测量 相关参数如压力、力矩等。
风洞试验的重要性
风洞试验的成果主要包括数据记录和可视化 图像。通过分析试验数据，可以得出高层建 筑在不同风环境下的性能表现。
可视化图像可以直观地展示高层建筑表面的 压力分布、涡旋脱落等现象，有助于理解建 筑的空气动力学特性。
评估风洞试验的成果是高层建筑设计的关键 环节。根据试验结果，可以对高层建筑的设 计方案进行评估和优化，确保建筑的稳定性 和安全性。
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风洞试验在高层建筑结构优化中的作用
风洞试验在高层建筑结构优化中发挥着重要作用。通过模拟 不同风速、风向对建筑结构的影响，可以发现潜在的结构问 题，评估结构的稳定性和安全性。
基于风洞试验结果，可以对高层建筑的结构设计进行优化， 改进结构布局、加强关键部位，提高结构的抗风能力和整体 稳定性。
风洞试验的成果展示与评估
结构复杂
高层建筑的结构设计通常较为复杂，以满足 强度、刚度和稳定性等要求。
功能多样
高层建筑通常集办公、居住、商业等功能于 一体，对内部环境和设备要求较高。
高层建筑风洞试验的挑战
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模型比例
由于高层建筑的高度较大 ，风洞试验时需要制作较 大比例的模型，对试验设 备和条件要求较高。
模拟精度
高层建筑受到的风力影响 较为复杂，需要高精度的 模拟手段来确保试验结果 的准确性。
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中学风洞实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着我国经济的快速发展，高层建筑、桥梁等大型结构物越来越多地出现在城市中。
这些结构物的设计、建造和使用过程中，风荷载的作用不容忽视。
为了更好地理解和预测风荷载对结构的影响，本研究开展了中风洞实验，旨在研究风场对高层建筑结构的影响，为结构设计提供理论依据。
二、实验目的1. 研究风场对高层建筑结构的影响，包括风荷载大小、方向、频率等。
2. 分析不同风向、不同高度、不同体型结构的风荷载特性。
3. 评估现有风荷载计算方法的适用性，提出改进建议。
三、实验方法1. 实验模型：采用1:200比例的模型，模拟实际高层建筑结构。
2. 风洞实验：在实验室风洞中进行，模拟不同风向、不同风速条件下的风荷载。
3. 测试仪器：采用压力传感器、风速仪、风向仪等设备，测量风荷载、风速、风向等参数。
四、实验过程1. 模型准备：将模型放置在风洞实验台上，确保模型稳定。
2. 风场模拟：设置不同风向、不同风速条件，模拟实际风场。
3. 数据采集：启动测试仪器，记录风荷载、风速、风向等参数。
4. 数据分析：对采集到的数据进行处理、分析，得出结论。
五、实验结果与分析1. 风荷载特性：实验结果表明，风荷载大小与风速、风向、建筑体型等因素有关。
在顺风向，风荷载较大；在横风向，风荷载较小。
建筑体型对风荷载影响较大，高宽比、长宽比等参数对风荷载有显著影响。
2. 风荷载计算方法：通过对比实验结果与现有风荷载计算方法，发现现有方法在部分情况下存在误差。
针对不同建筑体型，提出改进建议，以提高计算精度。
3. 风洞实验优点：风洞实验能较好地模拟实际风场，为结构设计提供可靠依据。
实验过程中，可以精确控制实验条件，提高实验结果的准确性。
六、结论与建议1. 风荷载对高层建筑结构有显著影响，设计中应充分考虑风荷载的作用。
2. 针对不同建筑体型，采用合适的计算方法，以提高风荷载计算精度。
3. 风洞实验是研究风荷载的有效手段，建议在结构设计中广泛应用。
风洞试验技术介绍及应用课件
建筑领域
建筑风工程研究
风洞试验在建筑领域主要用于研究建筑物的风工程性能， 如风压、风载等。通过风洞试验，可以评估建筑物的抗风 能力，为建筑设计提供依据。
建筑结构优化
风洞试验可以帮助优化建筑物的结构设计，通过改进建筑 物的抗风性能，可以提高建筑物的稳定性和安全性。
城市规划与环境影响评估
风洞试验可以模拟建筑物和城市规划对周围环境的影响， 用于评估城市规划方案的环境影响和安全性。
动态相似
在风洞试验中，需要保证模型上的气流速度与真 实世界中的气流速度成比例关系，以便实现动态 相似。
雷诺数相似
雷诺数是一个描述流体流动状态的参数，风洞试 验中需要保证模型与真实物体在雷诺数上相似。
03 风洞试验技术分 类
低速风洞
主要用于模拟大气边界层内的流动现象。
低速风洞主要用于模拟大气边界层内的流动现象，如飞机、汽车等地面交通工具 的空气动力学性能测试。由于低速气流中不存在音障，因此低速风洞的试验速度 较低，通常在亚音速范围内。
环境工程领域
气象与气候研究
环境工程设计
灾害预警与防控
风洞试验在环境工程领域可用 于研究气象和气候变化对环境 的影响。通过模拟不同气候条 件下的气流运动，可以研究气 候变化对环境的影响和预测未 来气候变化趋势。
风洞试验可以为环境工程设计 提供依据，如风电场选址、环 保设施布局等。通过模拟气流 运动和环境因素，可以评估设 计方案的有效性和可行性。
现代发展
随着科技的不断进步，风洞试验技术也在不断改 进和完善，应用领域也更加广泛。
风洞试验技术的应用领域
航空航天
风洞试验技术在航空航天领域 的应用最为广泛，主要用于飞 行器的空气动力学性能测试。
汽车工业
风洞试验及其在气象科学中的应用
风洞试验及其在气象科学中的应用随着科学技术的不断进步，人们对于自然界的认知也在不断提升。
特别是气象科学领域，人们的研究和探索更是从未停歇。
而在这个领域中，风洞试验是一个不可或缺的工具，它的应用可以帮助我们更好地研究气象现象，并寻找更加有效的应对措施。
什么是风洞试验风洞试验是一种利用模型物体在空气中受到的力来研究空气流动规律的实验。
它通常是把被试物体放在一个密闭的空间中，并通过机械装置来产生气流，模拟一定范围内的气象条件。
简单来说，风洞试验就是通过制作一个可以产生气流的模型装置来进行研究。
该模型装置可以基于特定的物理实体或者数值计算结果进行设计，通过对于模型在气流环境下的运动规律进行分析，得出关于气流流动特性的实验性结果。
风洞试验的原理是利用比例尺的概念，将实际生活中的空气流动问题缩小比例，转化为实验室范围内的试验设计，使其更加符合实验数据的科学性。
风洞试验的分类风洞试验可分为两类：静态风洞试验和动态风洞试验。
静态风洞试验是指模拟静态风场条件下的流动，一般适用于车型、飞行器等的空气动力学分析。
动态风洞试验是指模拟动态风场条件下的流动，包括室内空气质量控制、天气模拟、排气口设计、近地层大气颗粒物、烟气污染等多种领域。
风洞试验具有的优点风洞试验具有如下优点：1.可预测性：风洞试验能够预测模型物体在风场中的运动轨迹，使气象学科的研究结果更加准确。
2.对参数的掌控：风洞试验能够控制模型物体的尺寸、速度、方向和环境参数等，对研究过程进行有限控制，以保证实验数据的准确性和可重现性。
3.方便快捷：风洞试验相对于其他研究方法更具有快捷的优势，且数据可进行实时分析，实验周期较短，能够为研究人员提供更加及时有效的数据信息。
风洞试验在气象科学中的应用风洞试验在气象科学领域中有着广泛的应用。
以下将介绍一些典型案例。
1. 室内环境研究风洞试验可以被用来研究室内环境质量，如气流对于空气质量和室内温度的影响，从而为设计优化方案和环境控制提供基础。
风洞试验
✓刚性高频力平衡模型
该模型是将一个轻质材料的模型 固定在高频反应的力平衡系统上，也 可得到风产生的动力效应，但是它需 要有可能模拟结构刚度的基座杆及高 频力平衡系统。
李正良团队风洞试验
菜园坝大桥（已完成） 朝天门大桥
模型种类
✓刚性压力模型 ✓气动弹性模型 ✓刚性高频力平衡模型
✓ 刚性压力模型
此模型最常用，建筑模型的比例大约1：300～1： 500，一般采用有机玻璃材料，建筑模型本身、周 围建筑物模型、以及地形都应与实物相似，与风洞 流动有明显关系的特征如建筑外形、突出部分都应 在模型中正确模拟。模型上布置大量直径为1.5mm 的测压孔，有时多达500～700个，在孔内安装压 力传感器，试验时可量测各部分表面上的局部压力 或吸引，传感器输出电信号，通过采集数据仪器自 动扫描记录并转换为数字信号，有计算机处理数据， 从而得到结构的平均压力和波动压力的量测值。风 洞试验一次需持续60s左右，相应时间为1h。
§2－7 风洞试验（wind tunnel test）
➢简介[4] ➢模型种类 [4] ➢李正团队所进行的风洞试验[10]
简介
风是紊乱的随机现象，风对建筑物的作用 十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于 大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建 筑。目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建 筑物风作用的计算方法，而风洞试验是一种测 量大气边界层内风对建筑物作用大小的有效手 段；摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人 和商店有很大的影响；当附近还有别的高层建 筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道 也会造成危害（如图），这些都可以通过风洞 试验得到对设计有用的数据。
简介
我国现行《混凝土高规》规定有下列 情况之一的建筑物，宜按风洞试验确定风 荷载：
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2011.10.21
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风洞试验在现实生活中的应用
3.幕墙抗风设计的风洞试验
幕墙是建筑外围护结构或装饰性结构，由于建筑幕墙直接暴露在大 气环境中，受外部风荷载作用影响明显，所以，幕墙面板本身必须 具有足够的承载能力，避免在风荷载作用下破碎。幕墙的风洞试验 可以分为三种类型的模型： ①整体模型风压试验 ②遮阳系统的局部模型试验 ③双层幕墙试验 通过风洞试验，合理进行风荷载分区，可优化幕墙设计风荷载取值， 保证设计的安全、合理，避免产生材料浪费或安全隐患。
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配色方案修改： 配色方案在【格式】-->【幻灯片设计】-->【配色方案】-->【编辑配色方案】下调整。 LOGO的添加： Logo添加修改在【视图】-->【母版】-->【幻灯片母版】下调整。直接选择logo图片删除或修改。 字体格式的设置： 标题和文本格式的设置在【视图】-->【母版】-->【幻灯片母版】下调整。 默认设置： 首页主标题44号（中文微软雅黑英文Arial）加粗加阴影；副标题20号（中文微软雅黑英文Arial） 加粗 内页标题40号（中文微软雅黑英文Arial）加粗加阴影；内页内容文字32号（中文微软雅黑）
风洞试验的 发展及应用
应用气象学院 朱凯
2011.10.21
风洞的概念
所谓风洞, 所谓风洞, 是指在一个按一定要求设计的管道系统 使用动力装置驱动一股可控制的气流, 内,使用动力装置驱动一股可控制的气流, 根据运动的相 对性和相似性原理进行各种气动力试验的装置。 对性和相似性原理进行各种气动力试验的装置。简单的 风洞，就是在地面上人为的创造一个“天空” 说，风洞，就是在地面上人为的创造一个“天空”。 风洞是为了满足航空航天器研制需要而发展起来的 地面气动实验设备，同时， 地面气动实验设备，同时，航空航天器技术的发展需求 也决定了风洞建设的发展方向。 也决定了风洞建设的发展方向。风洞是保证一个国家航 空航天处于领先地位的基础研究设施。 空航天处于领先地位的基础研究设施。 风洞试验是指在风洞中飞行器或其它物体模型研究 气体流动及其与模型的相互作用， 气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或 其它物体的空气动力学特性的一种空气动力试验方法。 其它物体的空气动力学特性的一种空气动力试验方法。
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风洞试验的其他应用
风洞试验应用于沙漠学研究中，可以防风 治沙；应用于农业气象的研究，比如风对农作物 倒伏，落花落果的影响的研究；应用于土壤水分 蒸发的试验研究；同时，还可应用于风对大气污 染物的扩散情况的的研究等等。
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流体动力学（CFD）数值模拟
与风洞试验相比, 计算流体动力学(CFD)数值 模拟具有成本低、周期短、效率高等优点。而且, 其不受模型尺度的影响,可进行全尺度模拟,克服 了试验中难以满足的雷诺数相似的困难,可以方便 地变化各种参数,以研究不同参数的影响。CFD数 值模拟结果与网格划分、计算区域、湍流模型等 因素密切相关, 使用时必须严格注意。 随着计算机软硬件水平的飞速提高及流体力 学理论的发展,CFD数值模拟将会成为一种很有潜 力的方法。
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风洞的发展
• • • • • 低速风洞发展阶段。20世纪30年代前后，随着早期螺旋桨飞机的发展，为了探索 研究飞行遇到的诸多空气动力问题，工业发达国家开始建造大型低速风洞，如美国 建设了60英尺×30英尺全尺寸风洞等。 超声速风洞发展阶段。1905年德国普朗特、1925年斯坦顿先后在小风洞中建立了 马赫数1．5到1．7的超声速流。1956年美国建造了世界最大的超声速风洞，实验 段尺寸为4．88mx4．88m。 跨声速风洞发展阶段。20世纪40年代初，在风洞中进行近声速实验时，出现了壅 塞现象。1947年，美国建造了世界第一座跨声速风洞，为飞机突破音障奠定了基 础。 高超声速风洞发展阶段。20世纪50年代航天飞行器的发展，促使各类高超声速风 洞迅速发展，如激波风洞、热结构风洞、低密度风洞、电弧加热器、推进风洞、自 由飞弹道靶等，为运载火箭、飞船等航天工程发展奠定了基础。 航空风洞设备更新改造和其它专用风洞发展阶段。20世纪70年代，随着计算机技 术的发展，国外对早期建设的风洞进行了测量和控制技术改造，风洞的自动化程度 和生产效率大幅度提高；80年代末，许多重点风洞又对流场品质、模拟能力、试 验技术扩展等方面进行了更新改造；除航空航天领域外，一些汽车、大气边界层等 专用风洞得到发展。 风洞设备发展从数量规模转向能力品质发展阶段。20世纪90年代，随着经济全球 化和型号发展数量的减少，一方面，风洞设备在数量上呈现出过剩状态；另一方面， 又缺少能满足未来型号精细化发展要求的高性能风洞。因此，国外开始评估论证 21世纪航空航天发展对风洞设备的需求，探索研究新概念风洞。
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2011.10.21
风洞试验的缺点
风洞实验既然是一种模拟实验，不可能完全准 确。概括地说，风洞实验固有的模拟不足主要有 以下三个方面：
① 边界效应或边界干扰：真实飞行时，静止大气是无边界的。而在风洞 中，气流是有边界的，边界的存在限制了边界。 ② 支架干扰：风洞实验中，需要用支架把模型支撑在气流中。 ③ 相似准则不能满足的影响：风洞实验的理论基础是相似原理。相似原 理要求风洞流场与真实飞行流场之间满足所有的相似准则，或两个 流场对应的所有相似准则数相等。最常见的主要相似准则不满足是 风洞的雷诺数不够。
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4ห้องสมุดไป่ตู้
风洞试验的优点
风洞实验尽管有局限性，但有如下四个优点： 1.能比较准确地控制实验条件，如气流的速度、 压力、温度等； 2.实验在室内进行,受气候条件和时间的影响小,模 型和测试仪器的安装、操作、使用比较方便； 3.实验项目和内容多种多样，实验结果的精确度 较高； 4.实验比较安全，而且效率高、成本低。
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风洞试验在现实生活中的应用
2.低矮建筑的风洞试验
我国东南沿海地区台风活动频繁，台风也是主要的气象灾害之一。 历次风灾调查结果显示，极端风环境下被破坏的主要对象是低矮房 屋。国外已经开展了较长时间的有关低矮房屋风荷载特性的研究， 而且很多研究成果已经被风荷载标准设计所采用。最典型的是美国 德克萨斯理工大学的TTU模型——足尺标准模型。 通过研究发现，靠近屋角的屋面区域、屋面迎风边缘区域和屋脊等 处通常会在斜风下流体分离、再附的情况下出现风压的极值，所以 必须准确测量这些区域的风压。 我国东南沿海地区广泛采用的带挑檐的低层双坡房屋设计，在迎风 时，会对挑檐产生很大的向上的力，设计时应特别注意。
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风洞试验在现实生活中的应用
1.大跨度空间结构的风洞试验
随着科学技术的发展和施工工艺的进步, 各种外形美观、 结构新颖的大跨度空间结构广泛地应用于体育场馆、会 展中心、影剧院、机场航站楼等大型公共建筑中。大跨 度屋盖结构具有柔性大，阻尼小等特点，对风力的作用 比较敏感，风荷载也成为这一类结构设计中的主要控制 荷载。因此，需要进行风洞试验来确定设计所能承受的 风荷载，从而保证设计的安全性。主要方法有两种：一 是制作结构的气动弹性模型；二是制作成刚性模型。