SHFD低速风洞旋转体机身测压实验报告

SHFD低速风洞

旋成体机身模型测压试验数据处理

报告

院系：

专业：飞行器设计与工程

班级：

学号：

姓名：

风洞试验任务书

姓名：班级：学号：2 指导教师：完成日期：2015年9月20日

实验小组：第二组

组长：（学号：）

小组成员：

摘要

本次的试验就是测量旋成体机身表面的压强分布，绘制压力曲线，采用SHFD低速风洞对旋转体机身进行吹风试验。分别完成其纵向实验和横向实验，通过压力扫描系统可以在计算机中得到旋转体机身表面各截面上测压口的压力。通过计算可以得到其压力系数，最后通过tecplot软件即可画出各个截面的压力分布情况以及上下子午线的压力分布情况。

关键词旋成体机身风洞试验纵向试验横向实验tecplot

目录

第一章实验名称及要求 (1)

第二章实验设备 (2)

2.1 风洞主要几何参数 (2)

2.2 风洞动力系统 (2)

2.3 控制和数据采集系统 (2)

2.4 压力扫描系统 (3)

2.5风洞流场的主要技术指标 (4)

2.6 试验模型 (4)

第三章实验原理 (8)

3.1风洞实验原理 (8)

3.1.1 相对性原理和相似准则 (8)

3.1.2 主要测量过程 (8)

3.2测压实验原理 (9)

第四章实验方法及步骤 (11)

4.1 实验准备 (11)

4.2计算雷偌数 (11)

4.3分配任务 (12)

4.4 实验过程 (12)

第五章实验数据处理 (13)

5.1 实验数据修正计算 (13)

5.2 纵向和横向实验曲线图及分析 (14)

结论 (21)

参考文献 (22)

附录 (23)

第一章实验名称及要求

1.1 实验名称

旋成体机身测压试验

1.2 实验要求

通过试验深化对空气动力学的理论的理解，初步掌握空气动力低速风洞试验技术：常规测力实验设备的使用，了解使用工业控制机对风洞风速和模型姿态角控制和信号采集及处理的基本方法。熟悉低速风洞标模试验的气动力变化规律，初步掌握风洞试验数据的修正、处理和分析的方法，掌握科学计算、试验曲线绘图软件的应用。

第二章实验设备

本次试验采用沈阳航空工业学院SHFD低速闭口回流风洞（如图2.1）

2.1 风洞主要几何参数

风洞试验段：闭口宽×高×长= 1.2m×1.0m×3m，四角切角。

风洞收缩段：收缩比n = 8，长２.５m。

风洞稳定段：圆形，截面尺寸直径3.57m，总长2m。蜂窝器为正六角形孔，对边距20mm，深300mm。阻尼网共6层，20目。

图2.1 沈阳航空学院SHFD低速闭口回流式风洞气动轮廓图

2.2 风洞动力系统

变频器驱动三项异步交流电机带动螺旋桨工作。变频器功率75kW；电机为四极，功率75kW。桨叶翼型为RAF-D, -E，共6叶。

2.3 控制和数据采集系统

风洞的控制系统是由计工业控制计算机（研华610H）、风速传感器（DCXL-10D）和变频器（SPF-75）组成，用VB语言开发的控制程序，对风速进行闭环控制，风速的控制精度为±0.2m/s。模型姿态控制由计算机、步进电机驱动器（BQH-300Y）和步进电机（110BF003）分别带动模型支撑系统（尾撑和腹撑）做垂直面内转动（称为迎角α）。迎角α转动范围为-15°~+25°，侧滑角由转盘涡轮蜗杆手动控制，β转动范围为-180°~+180°。由旋转编码器实施测量转动角度。

数据采集系统是通过数据采集处理程序驱动，将杆式应变天平受力（或力矩）变形感应到的电压变化信号和压力传感器输出的电压信号，通过信号调理器（XL

2102E）及高精度稳压电源（XL 2101）对信号进行滤波、放大后，送入12位数据采集卡（PCL－818L）变为数字量，进入计算机中央处理器处理。

2.4 压力扫描系统

电子压力扫描阀引进西北工业大学的DSY－JB，系统是集压力测量、数据采集、在线校准和数据处理于一体的压力测试系统。其主要特点是：实现了多点、快速和高精度的压力测量。采用压力扫描阀系统可以提高压力测量效率、试验数据的质量和试验的可靠性。（使用见其说明书）

系统的主要技术性能：

●测压通道：96点

●量程：±2.5KPa（64通道）; ±7.0KPa（32通道）

●测压精度：±0.2％FS

●扫描速率：20000点/秒

图2.4.1 风洞实验风速、角度控制系统流程

图2.4.2 旋成体试验数据测量和采集系统流程

2.5 SHFD 风洞流场的主要技术指标

表1：SHFD 风洞流场技术指标

流场技术参数

指标 备注 最大速度V max （m/s ） 50

实验中单位全部采用ISO 国际标准单位制

最小稳定速度V min （m/s ） 5 轴向静压梯度|d Cp /d x | （1/m ） ≤0.005 场系数μi 0.0045 平均气流偏角|α| ≤0.5° 平均气流偏角|β| ≤0.5° 时间稳定性η 0.005 湍流度

≤0.14％

2.6 试验模型

旋成体机身侧压模型为全钢结构，机身长度532mm ，机身最大直径70mm ，由4段组成，头部为余弦抛物线，中部为直柱段，尾部为抛物收缩段，底部直径42 mm ，模型带有尾支杆及预偏角机构。旋转中心位于距离头部292 mm 处。共112个测压点，布置在13个剖面上，测压管直径0.8，见图2.6.1。