风洞试验论文
飞行器的风洞试验技术研究
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飞行器的风洞试验技术研究一、引言风洞试验是飞行器设计研发的重要手段之一。
风洞试验技术可以模拟不同气流条件下的飞行状态,为飞行器的设计、改进、验证和性能分析等提供可靠的数据支持。
本文将重点研究飞行器的风洞试验技术,探讨其在飞行器设计中的应用与发展。
二、风洞试验的作用风洞试验是一种通过模拟大气环境,对飞行器进行气动性能测试的方法。
在风洞内设定不同的气体流速、密度、温度等条件,通过控制不同参数的变化,模拟飞行器在真实环境下的飞行状态。
同时,通过测量飞行器在不同飞行状态下的气动力学、热力学和流体力学性能,以及观察气流环境对飞行器的影响,为飞行器的设计和改进提供数据支持。
风洞试验可以对飞行器的气动性能进行全面、精确的测试和评估,包括升力、阻力、推力、稳定性、控制性、湍流、热防护等方面。
同时,风洞试验还可以对飞行器进行模型可靠性验证和优化,为飞行器的研发提供重要支持。
在飞行器设计中,风洞试验是必不可少的技术手段之一,尤其对于新飞机的研发和性能提升具有重要的意义。
三、风洞试验的类型风洞试验的基本类型主要分为静态试验和动态试验。
静态试验是对飞行器在某个静态状态下的气动性能进行测试,主要研究飞行器在不同攻角、侧滑角、俯仰角等状态下的升力、阻力、气动性等性能。
动态试验是对飞行器在各种飞行运动状态下的气动性能进行测试,主要包括纵向运动、横向运动、滚转运动等不同运动状态下的气动性能。
另外,还有其他类型的风洞试验,如模态试验、风内流试验、热试验、湍流试验等,主要针对飞行器在特定环境下的气动性能进行测试,对提高飞行器的设计及性能起到重要支持作用。
四、风洞试验的应用在飞行器的研发中,风洞试验是一个非常重要的环节。
通过风洞试验可以获取大量的实验数据,加深对飞行器气动性能的认识,优化飞行器设计,提高飞行器性能,从而提高飞行器的竞争力。
风洞试验对于民用飞机的设计、改进和优化非常重要,可以帮助设计师选择合适的设备、优化机翼形状、改善飞机空气动力学性能、增加飞机的稳定性和控制性能。
客机模型风洞实验报告(3篇)
![客机模型风洞实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/7ef97c756d175f0e7cd184254b35eefdc8d31588.png)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究某型号客机模型在风洞中的气动特性,包括升力、阻力、俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩等。
通过实验数据,评估客机模型的空气动力学性能,为后续的飞机设计提供理论依据。
二、实验设备1. 风洞:T-128号风洞,具备0.96马赫的试验速度,雷诺数在3.5-5百万之间。
2. 客机模型:按照实际尺寸1:1比例制作,材料为轻质合金。
3. 测量系统:包括压力传感器、力矩传感器、角度传感器等。
4. 数据采集与处理系统:用于实时采集实验数据并进行处理。
三、实验方案1. 客机模型在风洞中固定,调整角度和姿态,使模型处于水平状态。
2. 通过调整风洞的风速,模拟不同飞行状态下的气流情况。
3. 在不同风速下,测量客机模型的升力、阻力、俯仰力矩、滚转力矩和偏航力矩等参数。
4. 利用液晶视频测量法,对机翼变形进行扰流显像研究。
四、实验结果与分析1. 升力与阻力实验结果表明,客机模型在0.96马赫的速度下,升力系数随攻角增大而增大,阻力系数随攻角增大而减小。
在攻角为15°时,升力系数达到最大值,阻力系数达到最小值。
这与理论分析相符。
2. 俯仰力矩实验结果表明,客机模型的俯仰力矩系数随攻角增大而增大。
在攻角为15°时,俯仰力矩系数达到最大值。
这与理论分析相符。
3. 滚转力矩实验结果表明,客机模型的滚转力矩系数随攻角增大而增大。
在攻角为15°时,滚转力矩系数达到最大值。
这与理论分析相符。
4. 偏航力矩实验结果表明,客机模型的偏航力矩系数随攻角增大而增大。
在攻角为15°时,偏航力矩系数达到最大值。
这与理论分析相符。
5. 机翼变形通过液晶视频测量法,对机翼变形进行扰流显像研究。
结果表明,在攻角为15°时,机翼变形较小,气动性能较好。
五、结论1. 客机模型在0.96马赫的速度下,具有良好的气动性能,升力系数、俯仰力矩系数、滚转力矩系数和偏航力矩系数均达到较优值。
风洞试验在建筑结构设计中的应用研究
![风洞试验在建筑结构设计中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/27a2bc662e60ddccda38376baf1ffc4fff47e268.png)
风洞试验在建筑结构设计中的应用研究引言:随着现代建筑的日益发展和人们对建筑结构安全性要求的提高,风洞试验作为一种重要的工具得到了广泛的应用。
风洞试验可以模拟真实的风场环境,通过对建筑结构受风性能的研究,为建筑结构设计和工程实施提供了有力的支撑。
本文将探讨风洞试验在建筑结构设计中的应用研究。
一、风洞试验的概念与原理风洞试验是一种通过模拟风场环境的实验方法,用于评估建筑在风荷载作用下的受力性能。
风洞试验利用实验设备产生与真实环境相似的风场,通过对建筑模型进行放大或缩小,以及调整实验条件,获得建筑结构在不同风荷载下的受力情况。
风洞试验主要基于气动力学原理,包括风速、风压、风流等参数的测量。
二、风洞试验在建筑结构设计中的应用1. 控制结构稳定性在建筑结构设计过程中,结构的稳定性是至关重要的。
风洞试验可以通过测试风速在不同设计情况下对结构的稳定性影响,控制结构的风致动力稳定性。
通过分析风洞试验数据,可以确定结构的临界风速,调整结构的形状以及采取相应的增强措施,确保结构在风荷载下的安全性。
2. 评估风荷载风荷载是建筑结构设计的重要参数之一。
风洞试验可以通过模拟真实风场环境,准确测量风速、风荷载分布、风力矩等参数,提供评估建筑结构所受风荷载的准确数据。
这对于建筑的结构设计、构件尺寸的确定,以及建筑材料的选择至关重要。
3. 验证设计计算风洞试验可以用来验证建筑结构设计计算结果的准确性和可靠性。
通过与数值模拟结果进行对比,风洞试验可以验证设计计算方法的合理性。
这对于提高建筑结构设计的精确性和可靠性具有重要意义。
4. 优化设计风洞试验还可以用于优化建筑结构设计。
通过观察结构在风荷载下的响应,可以发现结构存在的问题并采取相应的优化措施。
例如,通过调整结构的形状和尺寸,可以减小结构对风荷载的响应,提高结构的安全性和抗风能力。
三、风洞试验的发展与挑战1. 技术发展随着科学技术的发展,风洞试验的设备和测量方法得到了不断改进。
风洞试验
![风洞试验](https://img.taocdn.com/s3/m/1acf4f26482fb4daa58d4b9e.png)
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。
2011.10.21 10
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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。
航空器设计中的风洞试验技术研究
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航空器设计中的风洞试验技术研究在航空领域,航空器的设计是一个复杂而精细的过程,其中风洞试验技术扮演着至关重要的角色。
风洞试验能够模拟真实飞行环境中的气流情况,为航空器的设计提供关键的数据支持和性能评估。
风洞,简单来说,就是一个用于产生可控气流的装置。
它的工作原理是通过风扇或其他动力设备驱动空气流动,经过精心设计的管道和测试段,以模拟不同速度、高度和姿态下的气流条件。
在风洞试验中,航空器模型被放置在测试段内,通过各种测量设备和传感器,获取关于气动力、力矩、压力分布等重要参数。
风洞试验技术的应用范围非常广泛。
在航空器的初步设计阶段,风洞试验可以帮助设计师确定基本的外形和气动布局。
通过对不同外形方案的测试和比较,筛选出具有较好气动性能的设计概念。
在详细设计阶段,风洞试验则用于优化机翼、机身、尾翼等部件的形状和尺寸,以提高航空器的升力、减小阻力、增强稳定性和操纵性。
风洞试验的类型多种多样。
低速风洞主要用于模拟航空器在起飞、着陆和低速飞行时的气流情况;高速风洞则能够模拟超音速和高超音速飞行条件;而跨音速风洞则专门用于研究航空器在跨音速区域(约08 至 12 倍音速)的复杂气动现象。
此外,还有低温风洞、高温风洞等特殊类型的风洞,以满足不同环境条件下的试验需求。
在进行风洞试验时,模型的制作是一个关键环节。
模型通常需要按照一定的比例缩小,并且要保证与真实航空器在外形、结构和表面粗糙度等方面具有相似性。
模型的材料选择也很重要,既要具有足够的强度和刚度,又要尽量减轻重量,以减少对试验结果的影响。
为了准确测量气动力和力矩,模型上会安装各种传感器,如压力传感器、应变片和天平系统等。
风洞试验中的测量技术也在不断发展和创新。
传统的测量方法包括压力测量、力和力矩测量等。
随着技术的进步,先进的测量手段如激光测速技术、粒子图像测速技术(PIV)和流动显示技术等得到了广泛应用。
这些技术能够提供更加详细和准确的流场信息,帮助研究人员深入了解航空器周围的气流特性。
风洞试验研究综述剖析【专业版】
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风洞试验研究综述剖析【专业版】(文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载)风洞试验研究综述摘要:本文介绍了大气边界层风洞的发展过程和模拟方法。
大气边界层的模拟方法主要有主动模拟方法和被动模拟方法,前者包括多风扇风洞技术与振动尖塔技术,后者采用尖劈、粗糙元、挡板、格栅等装置进行模拟。
被动模拟技术较为经济、简便,所以得到了广泛采用。
关键词:风洞;大气边界层;主动模拟;被动模拟.Performance of Simulation of Atmospheric Boundary Layer in WindTunnelsxudeAbstract:In this paper , the simulation of atmospheric boundary layer are introducted from the history of the development and the methods of the technology. The methods of atmospheric boundary layer simulation contain active simulation and passive simulation. The active simulation mainly include multiple fans wind tunnel technology and vibratile spire technology. The equipments of the passive simulation main include spire, roughness element, apron and gridiron. The passive simulation technology is simple and economical, so it has been widely used.Key words:wind tunnel; atmospheric boundary layer; active simulation; passive simulation.一、引言1940年,美国塔科马悬索桥由于风致振动而破坏的风毁事故,首次使科学家和工程师们认识到了风的动力作用的巨大威力[1]。
风洞试验技术在飞行器设计中的应用研究
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风洞试验技术在飞行器设计中的应用研究引言:飞行器设计是一个复杂而艰巨的过程,需要综合考虑流体力学、结构力学、热力学等多个学科的知识。
而风洞试验作为飞行器设计中的关键环节,通过模拟真实的飞行环境,为设计者提供必要的数据支持和验证,以保证飞行器的安全性和性能表现。
本文旨在探讨风洞试验技术在飞行器设计中的应用研究,并讨论其对现代航空工程的影响。
一、风洞试验的基本原理风洞试验是通过将实际尺寸的飞行器模型放置在风洞中,通过通过改变风洞内的气流条件,观察和记录模型在不同风速下的运动状态和气动特性,以获得与真实飞行状态相似的数据。
其基本原理包括三个方面:模型比例、流体动力学相似和仪器测量。
1. 模型比例在风洞试验中,为了保证风洞实验结果能够准确地推广到实际飞行器上,模型与真实飞行器之间的尺寸比例十分重要。
通常来说,模型的线尺寸与飞行器的线尺寸之比称为线尺寸比例尺,而模型的面尺寸与飞行器的面尺寸之比称为面尺寸比例尺。
通过恰当的模型比例,可以降低试验成本,加快测试速度,同时保证数据的准确性。
2. 流体动力学相似风洞试验的成功与否,关键在于能否保证试验条件与实际飞行状态之间的流体动力学相似。
流体动力学相似的要求包括流动相似(雷诺数相似)、气动力学相似(力和力矩相似)以及边界层相似等。
通过在风洞中尽量模拟真实飞行状态下的气流条件,可以获得与实际飞行器相似的气动力学结果,从而提供准确的数据支持。
3. 仪器测量风洞试验过程中,为了获取准确可靠的数据,需要选用合理的仪器进行测量和记录。
常见的风洞试验仪器包括气动力测量仪、压力测量仪、速度测量仪、温度测量仪等。
这些测量仪器能够实时检测并记录模型在不同风速下的气动特性,并将结果传输至计算机进行数据处理和分析。
二、风洞试验在飞行器设计中的应用风洞试验作为飞行器设计不可或缺的组成部分,广泛应用于飞机、火箭、导弹等飞行器的气动特性研究、性能验证和设计优化等方面。
以下将介绍风洞试验在这些领域中的具体应用。
基于空气动力学的风洞实验研究
![基于空气动力学的风洞实验研究](https://img.taocdn.com/s3/m/77620be55122aaea998fcc22bcd126fff6055d5a.png)
基于空气动力学的风洞实验研究风洞实验是空气动力学研究中常用的一种实验方法。
它通过模拟流场的方式,对气体流动与力学特性进行研究。
风洞实验经常被应用于各个领域,如航空航天、汽车、海洋工程、建筑设计等。
本文将讨论基于空气动力学的风洞实验研究。
1.风洞实验与风力背景风动力学以空气的流动为基础,通过应用力学、物理学、数学等学科,探究气体流动和力学特性。
风力背景是气体流动的控制因素,包括气体的密度、温度、湿度、压力等。
在风洞实验中,为了实现模拟真实流场的目的,需要对风力背景进行精确调控。
2.风洞实验的原理与分类风洞实验分为干式风洞、湿式风洞、自由面风洞、烟雾风洞等多种类型。
风洞实验的原理是通过各种风洞设备将气流在模型中运动,模拟真实的空气动力学流场,实现对气体流动和力学特性的研究。
风洞实验的流场具有复杂性,需要利用高精度地测量仪器,如压力传感器、热电偶、光纤传感器等,对气体流动与力学特性进行测量。
3.风洞实验的应用与挑战风洞实验被广泛应用于航空航天、汽车、海洋工程、建筑设计等行业。
例如,在航空航天工业中,风洞实验可以模拟各种条件下的飞行场景,测试气动特性、控制器件及飞行器的性能。
但是,风洞实验也面临着挑战,如如何模拟真实的流场、如何选择适当的模型及测试仪器、如何克服实验结果的偏差。
4.未来发展方向随着技术的不断发展,风洞实验也在不断进步。
未来,风洞实验将向着多学科、多领域、多尺度、多层次的方向发展。
例如,通过结合计算机模拟、数字图像处理等技术,实现更高效、更精确的风洞试验。
结论基于空气动力学的风洞实验是探究气体流动和力学特性的重要方法。
无论在航空航天、汽车、海洋工程、建筑设计等行业,风洞实验都担当着不可替代的作用。
未来,我们还需要不断优化风洞实验的技术和方法,推动其在各个领域的应用。
基于风洞试验的建筑结构气动性能研究与优化
![基于风洞试验的建筑结构气动性能研究与优化](https://img.taocdn.com/s3/m/8856748adb38376baf1ffc4ffe4733687e21fc2c.png)
基于风洞试验的建筑结构气动性能研究与优化随着城市化的不断发展,高层建筑的建设也越来越普遍。
然而,高层建筑要面对的一个重要问题就是抗风能力。
在强风的侵袭下,建筑物容易出现倾斜、反向摆动等现象,严重威胁建筑的安全性。
因此,研究建筑结构的气动性能并进行优化显得尤为重要。
为了研究建筑结构的气动性能,风洞试验成为不可或缺的工具。
风洞试验通过模拟实际气流环境,可以精确地测量建筑结构在风场中的气动力学响应。
通过风洞试验,可以获得建筑结构在不同风速下的振动位移、应力变化等数据,从而了解其抗风能力强弱,并据此进行优化设计。
首先,风洞试验需要准备合适的建模材料。
模型的制作需要充分考虑材料的力学性能、密度、造价等因素。
常见的建模材料包括聚苯乙烯泡沫板、木材、铝合金等。
选择建模材料时,需要根据实际情况来确定。
其次,在风洞实验中,风向和风速的控制是关键。
正确设置风向和风速可以保证建筑结构得到真实可靠的气动性能数据。
风洞试验中常用的风速范围为大气风速的1.2倍到1.5倍,在此范围内可以模拟出不同风力等级下的风场。
在风洞试验中,不仅需要测量建筑结构的气动力学响应,还需要对其进行优化。
通过对气动性能数据的分析,可以找出建筑结构的薄弱环节,并从材料选型、结构设计等方面进行改进。
例如,在高层建筑中,常出现的气动问题是由于建筑物表面积过大,造成了较大的阻力和压力差,从而引起建筑物偏振倾斜。
通过合理的结构设计和优化,可以降低建筑物的气动效应,提高其抗风能力。
此外,对于建筑结构的气动性能研究与优化,还需要考虑不同的气候条件。
不同地区的气候差异会对建筑结构的气动性能产生影响。
因此,在进行风洞试验时需要参考当地的气候条件,以获得更准确的结果。
同时,在优化设计时也需要考虑适应不同气候条件的变化,确保建筑结构在各种气候条件下都具有较好的气动性能。
综上所述,基于风洞试验的建筑结构气动性能研究与优化是一项重要的工作。
通过风洞试验可以获得建筑结构在风场中的力学响应数据,从而为优化设计提供依据。
三维曲线结构六分力系数风洞试验数值模拟论文
![三维曲线结构六分力系数风洞试验数值模拟论文](https://img.taocdn.com/s3/m/9ba75430580216fc700afd34.png)
三维曲线结构六分力系数的风洞试验与数值模拟【摘要】对空间结构非常复杂的桥梁进行静力六分力系数研究是非常有必要的。
本文对某桥主翼结构进行静力六分力风洞试验,并采用rngk-?着湍流模型对该桥主翼结构进行了同等条件下的数值模拟计算,并将数值模拟的结果与风洞模型试验结果作了对比分析。
通过数据对比得出,由cfd数值模拟方法计算出的六分力系数和风洞试验值有一定误差。
从总体吻合程度上来说,采用cfd方法进行数值模拟还是比较成功的。
【关键词】六分力系数;风洞试验;数值模拟0.引言静力六分力系数是计算空间结构复杂桥梁静力风荷载的重要参数,目前常用方法是制作一定缩尺比的节段模型,通过风洞试验测定。
但是,由于风洞试验受试验条件、场所的限制,很难真实的模拟实际风场,因此,风洞试验结果与实际问题可能存在较大出入。
而且模型放大后的一般规律往往是无法得到的,其效果自然也就很难掌握,这种缩小尺寸的试验模型并不总是能反映全比例结构的各方面特征。
随着计算流体动力学(cfd)的高速发展,采用数值仿真方法计算桥梁静力风荷载,识别静力六分力系数成为可能。
数值仿真具有投资小、试验时间短、可重复性好和条件易于控制等优点,比物理风洞更自由,更灵活,并能补充物理风洞试验的不足。
本文采用rngk-?着湍流模型对某桥主翼结构的测力节段2的六分力系数进行数值模拟计算,并与风洞模型试验结果作了对比分析,验证了采用cfd技术识别桥梁六分力系数方法的可靠性。
1.静力六分力系数1.1体轴坐标系下静力六分力系数对于空间结构非常复杂的桥梁,其任一断面的风荷载不能代表其它断面的风荷载。
例如斜梁桥或者曲线梁桥,该类桥梁处在风场中,只进行静力三分力试验,不能完全算出其真实的受力状态,需要进行静力六分力试验。
某个断面的风荷载包含fx’、fy’、fz’、mx’、my’、mz’六个分量。
六分力是按照桥梁断面本身的体轴坐标系来分解定义的,因此称为体轴坐标系下的六分力。
进行静力六分力风洞试验时,是在横桥向的均匀流风场中,变化试验攻角?琢,测出体轴坐标系节段模型受到的力和力矩:fx’、fy’、fz’、mx’、my’、mz’,体轴坐标系下所受的静力风荷载可以由式(1)表示:fx’=0.5?籽ucafy’=0.5?籽ucafz’=0.5?籽ucamx’=0.5?籽ucabmy’=0.5?籽ucabmz’=0.5?籽ucab (1)体轴坐标系下的六分力系数cx’、cy’、cz’、cmx’、cmy’、cmz’可由式(2)计算出:cx’=2f/(?籽ua)cy’=2f/(?籽ua)cz’=2f/(?籽ua)cmx’=2m/(?籽uab)cmy’=2m/(?籽uab)cmz=2m/(?籽uab) (2)式(2)中?籽和u分别为空气密度和来流速度;a为相应的参考面积,a=bl,l为模型的竖直长度,bx、bs分别为为模型的上部宽度、下部宽度。
基于风洞试验的城市建筑物风环境影响研究
![基于风洞试验的城市建筑物风环境影响研究](https://img.taocdn.com/s3/m/84ec2ca718e8b8f67c1cfad6195f312b3169ebe6.png)
基于风洞试验的城市建筑物风环境影响研究城市建筑物的设计和规划在如今的城市化进程中扮演着至关重要的角色。
除了美学和功能性考量之外,建筑物在城市环境中所承受的风环境影响也是一个不可忽视的因素。
风是一种极为普遍的自然现象,其在城市中的作用除了影响城市的舒适度和建筑物的结构安全外,还对城市的微气候、环境污染扩散等方面有着直接影响。
在建筑设计过程中考虑风环境的影响,可以帮助设计师们更好地优化建筑物的结构,减少风对建筑物的破坏,提高建筑物的使用寿命。
在此背景下,成为了一种常用的研究方法。
通过风洞试验,可以模拟真实城市环境中的风场,准确地评估风对建筑物的影响,并提出相应的改进建议。
风洞试验是一种模拟真实风场的实验方法,其基本原理是在一个封闭的风洞实验室中,通过特定的风机将空气吹向建筑模型,模拟不同风速和风向下的风场情况。
通过对建筑物表面压力分布、风速分布等参数的测量,可以得出建筑物在不同风场条件下的受风性能。
同时,通过观察烟雾流动等方法,可以直观地了解风在建筑物周围的流动情况,进而指导设计师们进行合理的设计和规划。
风对建筑物的影响主要体现在以下几个方面:首先是风压效应。
风压是指风对建筑物表面施加的压力,其大小取决于风速、风向和建筑物的形状。
在强风条件下,风压会使建筑物产生振动,甚至导致其倒塌。
因此,在设计建筑物时,需要考虑风压效应,采取合适的结构措施来增强建筑物的稳定性。
其次是风的影响对建筑物的通风散热效果。
良好的通风散热是保障建筑物舒适度的重要因素,而风可以有效地促进建筑物内部空气的流动,提高通风效果。
通过风洞试验可以评估建筑物在不同风场条件下的通风效果,为设计师们提供合理的通风散热方案。
另外,风还会对建筑物周围的微气候产生影响。
在城市中,高层建筑物往往会改变周围地区的风场分布,形成所谓的城市热岛效应。
通过风洞试验,可以研究建筑物对周围微气候的影响,为城市规划和建设提供科学依据。
除了以上几点,风还对建筑物的外观设计和声环境产生影响。
风洞实验报告
![风洞实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/06bd20e964ce0508763231126edb6f1afe007173.png)
风洞实验报告风洞实验,听起来是不是超级酷?就好像进入了一个神秘的科学世界。
我还记得第一次听说风洞实验的时候,那是在一个阳光明媚的午后,我在图书馆偶然翻到一本介绍航空航天的书,里面提到了风洞实验,一下子就勾起了我的好奇心。
风洞,简单来说,就是一个能产生人造风的大管子。
可别小瞧这管子,它能帮助我们搞清楚好多关于物体在空气中运动的秘密。
这次咱们要讲的风洞实验,主要是为了研究一个新设计的飞机模型的空气动力学性能。
实验开始前,那准备工作可真是繁琐又精细。
先得把这个飞机模型小心翼翼地安装在风洞内部的支架上,确保它稳稳当当,不会有一丝晃动。
这就像是给一个小宝宝安置一个超级舒适的摇篮,稍有不慎,小宝宝就会哭闹不停。
模型上还布满了各种传感器,就像给它穿上了一层密密麻麻的“电子铠甲”,这些传感器能精确地测量出模型在风的作用下受到的力和产生的变化。
风洞启动啦!呼呼呼的风声响起,就像一场狂风交响曲。
随着风速逐渐增加,飞机模型开始在风中颤抖、摇摆。
通过那些传感器,我们能看到各种数据像瀑布一样涌出来。
比如升力、阻力、压力分布等等。
有个特别有趣的细节,当时风速加到一定程度的时候,模型的某个部位居然出现了轻微的抖动,就像人在寒风中打哆嗦一样。
这可把我们紧张坏了,赶紧检查是不是模型安装出了问题,还是设计本身有缺陷。
经过一番仔细排查,原来是一个小零件的安装角度稍微有点偏差,调整之后,一切又恢复了正常。
从实验数据来看,这个飞机模型的表现还算不错。
在低速时,升力和阻力的比例比较理想,说明它在起飞和降落阶段应该会比较稳定。
但是在高速时,某些部位的压力分布不太均匀,可能会影响飞行的效率和稳定性。
这就好比一个运动员,短跑还行,但长跑的时候体力分配不均匀,就容易累垮。
经过这次风洞实验,我们对这个飞机模型有了更深入的了解,也为后续的改进提供了有力的依据。
就像给它做了一次全面的体检,知道了哪里健康,哪里需要“治疗”。
风洞实验可不只是在航空航天领域大显身手哦!在汽车设计中,能让汽车的外形更符合空气动力学,降低风阻,节省燃油;在体育用品设计中,比如自行车、滑雪板,能让运动员在比赛中更加“风驰电掣”;甚至在建筑设计中,能让高楼大厦在大风中屹立不倒。
风洞试验技术及其在飞行器设计和气动性能改进中的应用
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风洞试验技术及其在飞行器设计和气动性能改进中的应用飞行器设计和气动性能改进一直是航空航天领域的重要研究方向,而风洞试验作为一种重要的试验方法,在这一领域发挥着至关重要的作用。
本文将探讨风洞试验技术及其在飞行器设计和气动性能改进中的应用。
风洞试验是通过模拟飞行器在大气中的飞行环境,以得到其在不同飞行条件下的气动特性和性能参数的试验方法。
通过在封闭的试验环境中利用高速风机产生实验风场,可以使飞行器样品暴露在不同速度、压力和温度等条件下,从而模拟飞行过程中的各种气动状态。
在飞行器设计中,风洞试验可以提供详尽准确的气动数据和流场信息,从而能够对飞行器的气动特性进行全面的评估和优化。
风洞试验的主要技术包括模型制备、试验方案设计、实验设备搭建、传感器安装和信号采集等。
在模型制备方面,研究人员需要根据实际尺寸和比例,制造出与实际飞行器相似的模型。
试验方案的设计则需要考虑到所研究的气动特性和性能参数,以及采用的测试方法和测试装置。
实验设备的搭建包括风洞设备的选择和安装,以及风洞内部的流场平整度和湍流系数的控制。
传感器的安装必须确保测量数据的准确性和可靠性,同时不影响模型的气动特性。
信号采集则需要对测量数据进行即时的记录和处理,以得到准确有效的试验结果。
风洞试验在飞行器设计中的应用主要包括气动力和气动性能的评估,以及飞行器的结构设计和优化。
对于气动力的评估,风洞试验可以测量飞行器在不同风速和迎角下的气动载荷,包括升力、阻力、偏航力和滚转力等。
通过对气动载荷的检测和分析,可以评估飞行器的稳定性和操纵性,为飞行器设计提供重要的参考数据。
在气动性能改进方面,风洞试验可以通过改变模型的几何构型和某些关键参数,来优化飞行器的气动性能,如降低阻力、提高升力和降低气动噪声。
这些优化措施可以显著提高飞行器的运行效率和经济性,降低燃料消耗和环境污染。
此外,风洞试验还可以用于验证数值模拟方法的准确性和可靠性。
在飞行器设计过程中,数值模拟方法已经成为重要的工具,通过计算流体力学(CFD)仿真和数值优化方法,可以对飞行器的气动特性进行模拟和分析。
风洞试验论文
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风洞试验论⽂低速风洞在设计和使⽤中需要考虑的因素丛磊汕头⼤学⼯学院,汕头515063[摘要] 低速风洞试验作为研究结构物在风⼒作⽤下动⼒响应特性的⼀种重要⼿段,在其洞体设计和使⽤中需要考虑诸多内外因素对试验结果的影响。
本⽂总结了影响低速风洞试验结果的⼀些相关因素,包括洞体各部分⼏何特性对风洞流场品质的影响、试验段槽道对流场⽅向的影响、收缩段的边界层修正、低速风洞试验数据库系统的建设以及⽆线数据采集技术在低速风洞中的应⽤研究。
[关键词] 低速风洞洞体⼏何特性试验段槽道边界层修正数据库系统⽆线材及技术1 前⾔低速风洞作为研究⼟⽊⼯程结构⽆在风⼒作⽤下动⼒响应特性的⼀种实验装置,其对测试结果的精确性具有很⾼的要求,但在试验中不可避免的要受到许多不可控因素的影响。
因此,如何得到研究中所需要的⽐较令研究者满意的精确数据是许多风⼯程研究⼈员需要解决的问题。
本⽂通过总结⼀些国内外对风洞试验技术的改进研究,希望对现有风洞的改进与新建风洞的建设有所帮助。
2 影响低速风洞测试精确度的因素2.1 低速洞体各部分⼏何特性对风洞流场品质的影响2.1.1 实验段实验段为风洞中模拟原型流场进⾏模型空⽓动⼒实验的地⽅,是风洞的重要组成部分。
为了能模拟原型流场,实验段尺⼨和⽓流速度的⼤⼩,应满⾜实验Re 达到⼀定值的要求。
此外,实验段⽓流应稳定,速度的⼤⼩、⽅向在空间的分布应均匀,原始紊流度、噪声强度、静压梯度应低。
实验段⽓流的这些特性的好坏,总称为流场品质。
实验段的尺⼨由模型的尺⼨来确定。
⼀般实验段内部沿轴向(顺来流⽅向)有扩散⾓,或沿轴向逐渐减⼩各截⾯的切⾓部分所切除的⾯积,使横截⾯积沿轴向逐渐增⼤,以减⼩由于壁⾯附⾯层沿轴向增厚⽽产⽣的负静压梯度的绝对值。
2.1.2 收缩段收缩段主要是使来⾃稳定段的⽓流均匀加速,并改善实验段的流场品质。
收缩段的设计应满⾜如下要求:⽓流流过收缩段时,⽓流单调增加,避免⽓流在洞壁发⽣分离;收缩段出⼝处⽓流速度分布均匀,⽅向需平直,并且稳定。
汽车风洞小论文
![汽车风洞小论文](https://img.taocdn.com/s3/m/82e758d76f1aff00bfd51e04.png)
世界主要风洞的结构特点及参数摘要:风洞是空气动力学研究的重要地面试验设备,而汽车风洞是汽车和轨道交通车辆自主研发所不可缺少的重大基础设施。
本文对风洞的概念、历史、结构和种类进行了介绍,并通过对世界主要汽车风洞概况的阐述来简要探讨汽车风洞在未来发展中的趋势。
关键词:风洞;风洞试验;全尺寸一、风洞简介风洞是能人工产生和控制气流,以模拟飞行器或物体周围气体的流动,并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备,它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。
风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。
它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用,随着工业空气动力学的发展,在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。
二、风洞历史世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆(E.Mariotte)于1869~1871年建成,并测量了物体与空气相对运动时受到的阻力。
它是一个两端开口的木箱,截面45.7厘米×45.7厘米,长3.05米(图1、图2)。
美国的莱特兄弟在他们成功地进行世界上第一次动力飞行之前,于1900年建造了一个风洞,截面40.6厘米×40~56.3千米/小时。
1901年莱特兄弟建造了风速12米/秒的风洞,从而发明了世界上第一架飞机。
但真正系统建造风洞的是德国人。
1907年,德国哥廷根大学建立了“哥廷根空气动力实验院”,创办者和主持人是被誉为“现代流体力学之父”的普朗特教授。
在普朗克的领导下,德国于1906年建立了该国的第一个风洞,接着建立了一批低速、高速、超高速风洞,并制造出了V1和V2火箭还有世界第一个喷气发动机。
风洞的大量出现是在20世纪中叶。
从上世纪60年代起,世界各大汽车公司和有关机构开始建立自己的风洞试验室,风洞开始大量的出现。
到目前为止,全世界的风洞总数已经上千座,中国也已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞。
图 1 图 2三、风洞种类及结构风洞种类繁多,有不同的分类方法。
2017年发达国家风洞试验研究进展-力学论文-物理论文
![2017年发达国家风洞试验研究进展-力学论文-物理论文](https://img.taocdn.com/s3/m/4f0f2f47284ac850ac0242ab.png)
2017年发达国家风洞试验研究进展-力学论文-物理论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:从三个方面综述了2017年国外发达国家风洞试验发展动态, 包括国家风洞试验设备改造情况、风洞试验技术发展情况以及大型风洞开展的试验研究项目。
在此基础上, 给出了风洞试验未来发展趋势的分析研究结果。
关键词:风洞试验; 风洞测试技术; 风洞设备;0、引言大型风洞试验设备被视为国家的战略资源。
风洞试验是开展先进飞行器预研、型号设计/评估和CFD工具验证的重要手段。
透过2017年度国外航空航天发达国家风洞试验设备、试验技术和风洞试验情况的发展动态, 我们可以从一个侧面了解和认识国外发达国家风洞试验和飞行器研究的现状, 分析发展趋势, 从而为我国风洞设备建设和型号研制提供参考。
1、加强核心风洞设备改造, 提高试验模拟能力根据美国国会颁布的81-415公共法案, 美国国家风洞试验设备主要集中于建设NASA (美国国家航空航天局) 和军方的AEDC (阿诺德工程发展综合体) 。
进入21世纪以来, 美国国家风洞试验设备已完成去产能工作, 国家资源向国家基本核心风洞集中, 提高资金利用率和风洞更新改造的科学化管理水平。
根据NASA航空评估和试验能力项目(AETC) , 2017年, 美国NASA完成了对兰利、格林和艾姆斯三个研究中心12座核心风洞设备2016财年的评估工作, 掌握了主要风洞设备现状、可靠性以及满足未来五年试验的能力, 更新了设备管理数据库, 为科学管理风洞维修改造奠定了基础。
NASA格林中心IRT结冰风洞采用组合使用标准喷嘴和Mod 1喷嘴的方式, 调试完成IRT水滴分布, 满足FAA 25部附录O冻雨(FZDZ) 模拟MVD40的试验模拟要求。
世界最大的全尺寸风洞美国NASA的NFAC (国家空气动力设施) 在经历了2003年关停、2008年交由军方AEDC管理运营后, 美国国防部投资、由Jacobs工程/宇航试验联盟(ATA) 负责对其进行了全面恢复和升级改造工作。
中学风洞实验报告(3篇)
![中学风洞实验报告(3篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/dbe1ab49e3bd960590c69ec3d5bbfd0a7956d523.png)
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。
西安航专学生毕业设计汽车风洞试验
![西安航专学生毕业设计汽车风洞试验](https://img.taocdn.com/s3/m/fee85010a2161479171128dd.png)
厢式货车导流罩减阻节能的风洞实验研究XXX(西安航空技术高等专科学校XXXX 陕西西安710077)【摘要】论述了在1 m 量级风洞中进行汽车模型实验的有关技术问题, 分析了厢式货车安装导流罩等气动附件后, 气动阻力特性的变化情况, 为在小风洞中进行汽车模型实验开辟了一条路径, 为减小厢式货车的气动阻力提供了行之有效的方法。
关键词: 风洞导流罩气动阻力前言风洞实验是汽车空气动力学研究的重要手段。
利用实车或大尺寸模型在大量级风洞中进行实验可获得较精确的实验结果, 但要耗费大量的实验费用。
利用1 m 量级风洞进行实验研究, 是一种尝试, 为利用小风洞进行汽车模型实验开辟一条可借鉴的行之有效的途径。
1实验条件的设计1.1风洞及天平的技术指标实验所用的风洞为单回流式开口风洞, 出口为1 m×1.2 m矩形切角截面, 截面面积为1.12㎡, 实验段长度为2m , 最大风速为40m/s, 平均气流偏角小于0.1°紊流度小于0.3% , 压力梯度小于0.01,风速利用晶闸管调速装置进行无量级调节。
气动力的测量采用风洞中原配装置的杆式六分量应变天平, 其阻力量程为±150 N , 升力量程为±400 N , 侧向力量程为±200 N , 天平精度为3‰。
1.2实验条件1.2.1地板尺寸汽车在路面上运动, 要受到地面的干扰, 要真实地模拟, 必须在模型的底部安装与来流速度同向运动的地板, 这样实现起来比较困难。
我们采用固定地板, 但地板上会产生逐渐增厚的边界层, 该边界层将对模型的底部气流产生影响, 造成实验气动力与实际气动力的偏差。
为消除边界层的影响, 我们采用了在模型前开后斜45°并在板下安装导流片的斜槽,如图 1 所示。
在40 m/ s的风速下, 可使边界层减薄50%。
为进一步减小边界层的影响, 可适当地调整模图1模型的安装简图型与地板的间隙。
平板紊流边界层的位移厚度σ= 0.0462R其中R ex =vx/v,x值为模型长度和模型前平板长度之和。
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低速风洞在设计和使用中需要考虑的因素丛磊汕头大学工学院,汕头515063[摘要] 低速风洞试验作为研究结构物在风力作用下动力响应特性的一种重要手段,在其洞体设计和使用中需要考虑诸多内外因素对试验结果的影响。
本文总结了影响低速风洞试验结果的一些相关因素,包括洞体各部分几何特性对风洞流场品质的影响、试验段槽道对流场方向的影响、收缩段的边界层修正、低速风洞试验数据库系统的建设以及无线数据采集技术在低速风洞中的应用研究。
[关键词] 低速风洞洞体几何特性试验段槽道边界层修正数据库系统无线材及技术1 前言低速风洞作为研究土木工程结构无在风力作用下动力响应特性的一种实验装置,其对测试结果的精确性具有很高的要求,但在试验中不可避免的要受到许多不可控因素的影响。
因此,如何得到研究中所需要的比较令研究者满意的精确数据是许多风工程研究人员需要解决的问题。
本文通过总结一些国内外对风洞试验技术的改进研究,希望对现有风洞的改进与新建风洞的建设有所帮助。
2 影响低速风洞测试精确度的因素2.1 低速洞体各部分几何特性对风洞流场品质的影响2.1.1 实验段实验段为风洞中模拟原型流场进行模型空气动力实验的地方,是风洞的重要组成部分。
为了能模拟原型流场,实验段尺寸和气流速度的大小,应满足实验Re 达到一定值的要求。
此外,实验段气流应稳定,速度的大小、方向在空间的分布应均匀,原始紊流度、噪声强度、静压梯度应低。
实验段气流的这些特性的好坏,总称为流场品质。
实验段的尺寸由模型的尺寸来确定。
一般实验段内部沿轴向(顺来流方向)有扩散角,或沿轴向逐渐减小各截面的切角部分所切除的面积,使横截面积沿轴向逐渐增大,以减小由于壁面附面层沿轴向增厚而产生的负静压梯度的绝对值。
2.1.2 收缩段收缩段主要是使来自稳定段的气流均匀加速,并改善实验段的流场品质。
收缩段的设计应满足如下要求:气流流过收缩段时,气流单调增加,避免气流在洞壁发生分离;收缩段出口处气流速度分布均匀,方向需平直,并且稳定。
收缩段能否满足这些要求,主要取决于两个方面:收缩比和收缩曲线。
收缩比定义为收缩段入口处横截面积与出口处横截面积的比值。
在一定的实验段横截面积和速度条件下,收缩比取得大一些,可使稳定段的速度相对降低,使稳定段、蜂窝器和整流网在提高流畅品质方面的效果相对好一些,而引起的气流能量损失也相对小一些。
同时收缩段的长度也会对实验段流场品质造成影响,为了得到更好的实验段流场品质,收缩段长度至少应达到收缩段入口直径或边长的018倍。
收缩段的曲线形状对实验段气流速度分布的均匀程度有较大的影响,曲线的形状应该使流速沿壁面单调增加,不产生附面层的离体现象,并使管壁在收缩段入口处及出口处平行于流向。
这种管壁曲线在入口处收缩率比较大,而在出口处比较小。
2.1.3 稳定段稳定段是一段横截面不变的足够长的管道。
其特点是横截面面积足够大,气流速度较低,在稳定段内一般都装有整流装置。
稳定段的功用在于使来自上流或外面的紊乱不均匀的气流稳定下来,使旋涡衰减,使速度大小和方向的分布更为均匀。
稳定段的长度常常采用入口直径的015倍。
稳定段内一般安装蜂窝器和整流网以改善实验段内气流品质。
2.1.4 扩散段扩散段可以使气流减速,使动能转变为压力能,以减小风洞中气流能量的损失,降低风洞的需用功率。
气流在管道中的能量损失,与流速的3次方成正比。
流速低,损失则小。
扩散段使来自实验段的气流迅速减速,以减少整个风洞的能量损失。
但是扩散段本身也会引起气流的能量损失,包括摩擦损失与扩压损失两部分。
扩散段是由它的面积比和当量锥角两种因素来描述的。
当量锥角指的是与真实的扩散段具有相同长度、入口和出口面积的假想圆锥断面的锥角。
扩散段的能量损失系数N主要取决于扩散段的面积比和扩散角。
面积比越大,N 越大。
通常面积比很少超过215~4。
扩散角取决于扩散段的平均Re 数,一般约在5b~8b 之间[1]。
2.2 低速风洞试验段槽道对流场方向的影响现代大型低速风洞出于各种测量上的考虑,在试验段一般装有移测架;该架可安置有关探测仪器的探头,如多孔探针等在试验段内作三维运动,从而方便灵活地测试试验段中指定区域的流动特性,一些国外大型风洞也采取了类似的做法。
2.2.1 槽道影响的实验研究下面以西南交通大学低速工业风洞为例,分析了这种槽道结构对试验段方 向场的影响。
西南交大风洞的小试验段尺寸为:2.4米x2.0米x16米。
为了摸清槽道影响,我们主要针对槽道如图2所示的敞开、半封闭以及全封闭这三种状态下对试验段上方方向场作了测量。
测试点选择为:选用一根6孔探针,用支杆装在移测架上,探针头部距移测架大约2米。
这一距离经测试基本可保证探头不受后面移测架支撑的干扰。
设探针的α孔(攻角)、β孔(偏航角)系数为αA 、αB 和βA 、βB 则α孔、β孔感受的气流偏角为:其中0α、0β为探头安装角。
每次试验时,x 、y 一定,探针按指定台阶沿z 方向由下向上移动,这样一次可得到7个点的气流偏角。
经过在不同槽道状态下的对比测量,便可发现槽道的影响。
2.2.2 试验结果根据上述安排,测得结果如图3~图5所示。
对攻角α,无论是在全封闭还是半封闭状态,在中央剖面y=1.2m、,y=1.5m处沿z方向分布的均匀性很好。
与敞开时相比,封闭和半封闭时对应的β沿z方向的均匀性明显得到改善。
敞开时,随着高度z的增加,β变得越来越大,这显然是由于槽道结构导致的气流偏角所致。
当靠近侧壁(y=2.lm)时,敞开状态下试验段上方的β更大,而且分布不均匀;当槽道半封闭时,β的幅度得到控制,但沿2方向分布的均匀性尚不理想,改成全封闭以后,β分布的均匀性得到了改善。
通过这样一个对比试验使我们感到,大型试验段开设槽道对试验段方向场有一定影响,特别是对那些靠近槽道的区域,气流偏角以及偏角分布的均匀性明显变坏,在兼顾移测架使用的同时对移测架槽道在结构上采取适当措施是必要的[2]。
2.3 低速风洞收缩段的边界层修正的影响收缩段是低速风洞的重要部件,它的作用是均匀加速气流,使其达到试验段所需要的流速。
收缩段设计时,要保证气流在沿收缩段加速时,洞壁上不出现分离;收缩段出口截面的气流均匀、平行且稳定;收缩段不宜过长。
收缩段设计的好坏直接决定了试验段的流场品质。
2.3.1 边界层位移厚度边界层位移厚度定义为边界层外边界上的主流被向外挤出去的距离:其中,U 为主流速度(主流的速度在物面法向有变化时,U 指的是边界层外边界处的流速),)(y v x 是边界层法向方向坐标点y 处沿x 方向的流速。
2.3.2 边界层位移厚度计算方法首先选择一典型的收缩型面,并对收缩段内流场进行高精度的数值模拟求解,得到各内点的流动参数。
在收缩段壁面上等距选取了11个站点。
对于每一站点,根据壁面的倾角找到当地的切向和法向方向,建立当地坐标系,并得到当地的切向和法向速度。
根据边界层位移厚度计算公式得到各点的边界层位移厚度,再投影到y 方向,光滑连接各点的边界层位移厚度即得到收缩段沿程的边界层位移厚度曲线。
图6 典型收缩段壁面上各点的切向和法向方向2.3.3 边界层位移厚度的分布规律在收缩段入口边界层位移厚度为0,之后壁面压力有一个弱的增加,逆压梯度的存在使得边界层位移厚度明显变厚,壁面流动变慢,而中心流速增加;再往下,在壁面转折点前,流体的加速性影响到壁面附近,压力急剧下降!边界层厚度变薄,流动趋于稳定。
过了转折点,流体继续加速,在收缩段出口,壁面上有一个小的逆压梯度区,而边界层位移厚度则一直在增加。
图7 收缩段型面和边界层位移厚度图8 收缩段中心和壁面的压力分布总体来说,对比流场模拟结果!收缩前段是否进行边界层修正对收缩段壁面的压力系数无明显影响。
进行边界层修正后,收缩段出口附近的逆压梯度会略增。
边界层修正后,收缩段出口截面附近轴心的压力系数减小,速度增大,而壁面的压力系数与未修正时相当,中和壁面的压力系数差值减小,因而截面速度均匀性会得到显著提高。
收缩段出口截面的速度分布表明(图9)进行边界层修正后,原来速度较低的中心处的速度得到提升,出口截面的速度分布明显比未修正时均匀。
将用双三次曲线得到的边界层位移厚度用到mitozinsky曲线设计的收缩段中,收缩段出口速度均匀性也可得到很大提高(图10)。
在各种收缩段型面曲线中,mitozinsky曲线因前部收缩剧烈,型面与双三次曲线差别最大!而其它曲线介于两者之间。
因此其它曲线采用双三次曲线的边界层位移厚度进行修正的结果应介于二者之间,故对不同收缩型面可用同一的边界层位移厚度进行修正而流场均可得到改进,不必针对每种收缩型面曲线均计算相应的位移厚度,大大节省工作量。
图9 出口截面的速度分布图10 mitozinsky曲线修正后的出口截面速度分布同时,边界层位移厚度受收缩段口径影响较大,尤其是收缩段的前半部分,至收缩段出口处无量纲的边界层位移厚度已基本相同。
收缩段口径越小,雷诺数越小,则无量纲的边界层厚度越厚。
随着收缩段口径增大,雷诺数变大,则无量纲的边界层厚度也变薄了。
而且,收缩比小则边界层位移厚度越小[3]。
3 低速风洞数据采集与处理系统3.1 低速风洞试验数据库系统低速风洞试验数据库系统应用较先进的开发平台,采用客户/服务器模式,研制开发了风洞试验数据实时入库程序、风洞试验数据查询程序、数据库维护和使用授权程序等软件。
通过多种技术手段较好地解决了风洞试验数据库系统涉及的数据实时入库、数据库数据存储的动态平衡、数据查询、数据安全管理以及数据的可视化等关键技术问题。
3.1.1 系统的主要功能系统的功能主要包括数据的实时入库,信息的查询,信息的安全管理,以及数据的可视化。
数据的实时入库,即风洞试验现场产生的数据在计算完毕之后,由风洞试验的二级分布式系统通过局域网络传送至数据库服务器。
风洞试验的二级分布式系统是风洞试验的测控处系统,负责风洞的设备控制,数据采集和处理,风洞试验数据从这里实时地传送至数据库服务器。
数据的实时入库保证了数据库信息的时效性,使有关科研人员能够及时掌握试验数据,给决策领导及时提供试验信息。
信息的查询,这是数据库系统中使用最频繁的功能。
信息的查询设计基于方便、快捷、准确、灵活的原则。
用户可以按照人机交互方式按照试验的时间,试验所进行的开车次序,试验风洞外界条件,试验模型的状态、条件,试验的型号任务等条件进行查询。
系统维护和安全管理,由于系统数据是实时自动入库,随着试验的进行,数据库存储器的占空比就随时可能失去平衡,因此数据库系统必须具备自动转储维护功能,保证数据库不会被数据所拥塞,随时有合理的利用空间。
同时,风洞试验任务涉及许多密级以上的型号,数据库的使用也必须首先解决安全问题。
数据的可视化,风洞试验的大量结果是一大堆浩瀚的数字,如何使从数据库中查询的数据更具可读性,我们根据这些物理量的变化规律建立了可视化的图形处理系统。