风洞综述(实验流体力学课程设计)

小型风洞实验报告模板1. 实验目的本实验旨在通过搭建小型风洞，模拟风场环境，以了解流体力学相关概念，并探究在风洞中空气流动特性的变化。

2. 实验原理利用风机产生气流，经过管道进入风洞，再通过风洞内的模型，观察和测量气流在模型前后的压力、速度等参数的变化，从而了解气流对物体的影响。

3. 实验装置和材料1. 小型风洞：风洞箱、风机、风洞管道、模型支架等。

2. 模型：可以选择不同几何形状的模型，如平板、球体等。

3. 测量仪器：差压传感器、风速计等。

4. 实验步骤4.1 搭建风洞1. 搭建风洞箱，确保密封性良好。

2. 将风机安装在风洞箱的一侧。

3. 连接风机与风洞箱之间的管道，确保气流能顺畅流动。

4.2 安装模型1. 根据实验需求选择合适的模型，并将其安装在风洞箱内的模型支架上。

2. 确保模型位置稳定，并与风洞箱内的气流方向对齐。

4.3 进行实验测量1. 在模型前后位置处，分别安装差压传感器和风速计。

2. 根据实验要求，记录模型前后气流的压力差和速度差等参数。

3. 可以使用数据采集系统，将实验数据进行记录和处理。

4.4 分析实验数据1. 根据实验所得数据，计算压差和速度差的平均值，并进行比较和分析。

2. 根据流体力学相关理论，理解实验结果所呈现的物理现象，如气流分离、阻力等。

5. 实验结果与讨论根据实验数据的分析，可以得出以下结论：1. 模型前后的压差随着模型的形状和尺寸的变化而变化，进一步验证了伯努利定律在风洞中的适用性。

2. 模型前后的速度差与模型的形状和尺寸密切相关，不同形状的模型会产生不同的气流效应。

3. 在实验中发现，当气流速度较大时，模型前后的压差和速度差明显增大。

本实验结果表明，小型风洞是一个有效的工具，可以用于研究和理解物体在气流中的行为。

通过改变模型的形状和尺寸，可以进一步探究气流对物体的影响，并为飞行器设计、建筑结构等领域提供参考依据。

6. 实验结论通过本次小型风洞实验，我们对气流的特性和模型的影响有了更深入的了解。

低速风洞气动特性设计（2）一、课程设计目的综合运用在流体力学实验技术和其它课程中所学习的知识，完成简化了的低速风洞气动特性设计项目，达到培养和提高独立完成设计工作的能力。

二、课程设计要求能正确运用有关学科的基本理论解决工程实际问题。

图纸符合规范，清楚，整洁。

设计说明书中文字、数字和插图表达清晰正确。

设计中对工艺性、经济性作了考虑。

工作态度认真负责，按时、独立完成指定的设计任务。

三、设计风洞任务要求 1) 风洞实验段要求：开口2) 实验段进口截面形状：椭圆形 3) 实验段进口截面尺寸：1.5m4) 实验段进口截面最大风速：50m/s 5) 收缩段的收缩比：5四、风洞设计说明书根据实验段进口截面尺寸判断：我们小组所设计风洞为小型风洞1、实验段设计实验段是整个风洞的中心，模型装在此处进行实验。

衡量风洞气动力设计及施工的质量主要从两方面来看：实验段气流的流场品质；风洞工作的效率。

实验段的气流品质是风洞各部分工作的集中体现。

实验段截面形状选择选择剖面形状的原则是在满足实验要求下最有效地利用全部气流切面积，因而可以减少风洞的驱动功率。

实验段截面形状有圆形、方形、八角形、椭圆形及长方形等。

在相似的稳定段情况和相同的收缩比下，椭圆形截面的气流最为均匀，即均匀区所占的比例最大，圆形次之，长方形再次之；从洞壁干扰的情况来看，对于相同的模型展长洞宽比，椭圆形的升力干扰最小，长方形次之，圆形再次之。

因此，我们所设计实验段椭圆形截面有流场均匀、气流品质好、洞壁干扰小的优点。

但，从施工和安装来讲，椭圆形不方便，这也是弊端所在。

实验段截面尺寸选择椭圆截面按照长轴短轴比3:2设计，则长轴长1.5m ，短轴长1m 。

设长半轴为a ，短半轴为b ，则a=0.75m,b=0.5m定义椭圆截面水力直径椭圆椭圆C S D ⨯=40，且)(4b 2,b a C ab S -+==ππ椭圆椭圆求得：m D 14.10=实验段开口式、闭口式的选择本实验任务要求采用开口式，优点在于：安装模型及进行实验方便；在相同的模型和风洞尺寸关系下，开口实验段的边界层干扰要小得多。

流体力学实验技术课程设计学院：航空宇航学院学生姓名：杨馨学号：011210833二〇一六年十二月低速风洞设计课程设计报告1、实验段设计该风洞设计最大风速为100米每秒，预设功能为做全机模型低速气动特性测量试验，一般的迎角在负20度到正30度之间，采用回流式。

○1实验段截面形状选择实验段截面形状有圆形、方形、八角形、椭圆形及矩形等。

选择剖面形状的原则是在满足实验要求下最有效地利用全部气流切面积，因而可以减少风洞的驱动功率。

综合考虑气流均匀度和洞壁干扰等因素，选取矩形截面。

○2实验段截面尺寸选择为使雷诺数达到2.5*10^6,根据风速100米每秒，再取平均展弦比为6，并且要求模型展长不超过风洞宽度的0.7倍，估算得实验段宽度约为3.7米，取实际宽度为4米；由于迎角不太大，对于实验段高度要求不大，取为3米。

○3实验段开口式、闭口式的选择为保证实验段气流均匀度以及减少可能的能量损失，采用闭口式实验段。

○4实验段长度确定模型应置于实验段的均匀流场中。

模型头部至实验段入口应保持一定距离，以l1表示，假设实验段相当直径为D0，则L1大致为0.25~0.50 D0；模型的长度以l2表示，大约为0.75~1.25 D0，各种类型飞机的模型是不相同的；模型尾部至扩压段进口也应保持一定距离，以l3表示，一方面保证模型的尾流不过多影响扩压段效率，另一方面也不使扩压段的流动影响模型尾部，这个距离大约为0.75~1.25 D0。

因此，实验段长度应保持在1.75~3.0 D0的范围内。

经计算，D0约等于3.9米，取实验段长度为8米。

2、收缩段设计○1收缩段作用加速气流，使其达到实验所需要的速度。

收缩段应满足以下要求：（1）气流沿收缩段流动时，洞壁上不出现分离；（2）收缩段出口的气流要求均匀、平直而且稳定；（3）收缩段不宜过长。

○2收缩段长度L2收缩比取为10，收缩段出口尺寸根据试验段尺寸取R2为2米，根据收缩比计算得进口尺寸R1约为6.32米，收缩段长度一般采用进口直径的0.5~1.0倍，取L为8米。

高层建筑风洞实验与流体力学设计技术应用引言随着现代城市的快速发展，高层建筑的数量与高度也不断增加。

而在设计和建造高层建筑时，风力是一个不可忽视的因素。

高层建筑不仅要能够承受自身的重量，还要能够抵御风力的作用。

因此，高层建筑的风洞实验与流体力学设计技术应用变得至关重要。

高层建筑风洞实验风洞实验是研究流体力学问题的重要工具之一，凭借其可控的实验环境，能够模拟真实世界中的风场情况。

在高层建筑的设计过程中，风洞实验可以帮助工程师了解建筑物在不同风速和风向下的力学响应。

通过风洞实验，工程师可以获得以下信息：•高层建筑在不同风速下的风压分布情况•高层建筑的气动力特性，如升力、阻力等•高层建筑与周围环境的相互作用•高层建筑的结构响应，如位移、振动等通过风洞实验获得的这些信息可以为高层建筑的设计和施工提供依据，确保建筑的结构安全性。

高层建筑流体力学设计技术应用在高层建筑的设计过程中，流体力学的理论和技术也起着至关重要的作用。

通过流体力学的设计原理，工程师可以优化高层建筑的结构和形状，使其在风场中表现出更好的气动性能。

以下是一些流体力学设计技术的应用：空气动力学分析空气动力学分析是指利用数值计算方法和计算流体力学模拟，对高层建筑在风场中的运动进行预测和分析。

通过空气动力学分析，工程师可以调整建筑的形状、角度和细节设计，以减小风阻和气动力，提高建筑的稳定性和抵御风力的能力。

风洞模型测试风洞模型测试是指将高层建筑的缩比模型放置在风洞中进行实验，通过观测模型在不同风速下的力学响应，来预测实际建筑的行为。

风洞模型测试可以直观地观察到建筑在风场中的振动、变形等情况，为工程师提供了有价值的数据。

结构优化设计结构优化设计是指通过调整和优化建筑的内部结构，使其在风场中具有更好的抵御风力的能力。

通过流体力学的设计方法，工程师可以最大程度地减小建筑的动态响应和应力集中，提高建筑的稳定性和使用寿命。

被动控制技术被动控制技术是指通过在建筑结构中加入一些被动元件，如阻尼器和减震器等，来减小建筑的振动和响应。

流体力学中风洞实验的基本操作教程一、引言流体力学中的风洞实验是研究气体和液体流动行为的重要工具之一。

通过在实验室内部模拟大气环境中的气动流动，研究者可以观察和测量不同物体在流体中的受力和运动情况。

风洞实验在航空航天、汽车工程、建筑物设计等领域具有广泛的应用。

本文将为您介绍流体力学中风洞实验的基本操作步骤和注意事项。

二、风洞实验设备及组成部分1. 风洞：包括进风道、试验段和排风道。

2. 进风系统：用于提供实验所需的气流，包括获得高速气流所需的风机、引风道和加速器。

3. 试验段：用于安装和测量不同物体或模型的力学和流体力学性质。

4. 测量仪器：包括压力传感器、风速仪、雷诺数计等，用于记录和分析实验数据。

三、风洞实验的基本操作步骤1. 确定实验目标和设计实验方案在进行风洞实验之前，首先需要确定实验的目标和所需测试的参数。

然后，设计实验方案，包括选择适当的模型、确定实验条件（如流速、压力等），并考虑相关数据采集和分析方法。

2. 准备试验设备和工具检查风洞设备的状态，确保其正常运行。

清洁试验段，保证工作通道内无杂物和减小因堵塞而产生的气流扰动。

3. 安装模型并进行预实验根据实验方案，选择并安装相应的模型。

安装时要确保模型的稳定性，并注意避免模型表面的几何非均匀性对实验结果的影响。

进行预实验时，逐渐增加流速，观察模型的运动情况，并进行必要的调整，以确保后续实验的准确性。

4. 调整实验参数根据实验要求，调整实验参数，如流速、温度等。

通过风速仪、温度计等仪器对实验段内的流速和温度进行准确测量，并进行必要的校正。

5. 进行实验并记录数据在实验过程中，应严格按照实验方案要求进行操作。

记录数据时，可使用压力传感器、流速仪等测量仪器获取相应的气动力学参数和流体力学数据。

同时，为了提高实验结果的准确性，可进行多次实验，并取平均值进行分析。

6. 数据分析和结果验证根据实验获得的数据，进行数据处理和分析。

应注意排除异常数据和误差来源，并计算得出最终的实验结果。

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。

风洞实验报告风洞实验报告一、引言风洞实验是一种重要的工程实验方法，可以模拟大气中的空气流动情况，用于测试和研究各种物体在气流中的性能和特性。

本文将介绍一次针对某飞行器模型的风洞实验，包括实验目的、实验过程、实验结果和结论。

二、实验目的本次实验的目的是通过风洞实验，对某飞行器模型在不同风速下的气动特性进行测试和分析，为飞行器的设计和改进提供参考依据。

具体目标如下：1. 测试飞行器在不同风速下的升力和阻力变化情况，了解其气动性能；2. 研究飞行器在不同风速下的稳定性和操纵性，评估其适航性；3. 分析飞行器在不同风速下的气动力分布，寻找潜在的改进方向。

三、实验过程1. 实验设备准备：在实验室中搭建风洞装置，包括风洞本体、风速控制系统、数据采集系统等。

确保设备正常运行和准确测量。

2. 实验样本制备：根据飞行器模型的设计要求，制作样本并进行必要的校正和调整，确保样本符合实验要求。

3. 实验参数设置：根据实验目的，确定实验参数，包括风速范围、采样频率、测量点位置等。

4. 实验数据采集：将样本放置在风洞中，通过数据采集系统记录风速、升力、阻力、气动力矩等数据，并实时监测飞行器的姿态。

5. 数据处理与分析：对采集到的数据进行处理和分析，得出实验结果，并与理论计算结果进行对比。

四、实验结果1. 升力和阻力变化曲线：通过实验数据的分析，得到了飞行器在不同风速下的升力和阻力变化曲线。

结果显示，在低速风洞实验中，飞行器的升力随着风速的增加而线性增加，而阻力则呈指数增加。

在高速风洞实验中，升力和阻力的增长趋势逐渐趋于平缓。

2. 稳定性和操纵性评估：通过实时监测飞行器的姿态，得到了飞行器在不同风速下的稳定性和操纵性评估结果。

结果显示，在较低风速下，飞行器的稳定性较好，操纵性较强；而在较高风速下，飞行器的稳定性和操纵性受到较大的挑战。

3. 气动力分布分析：通过实验数据的处理，得到了飞行器在不同风速下的气动力分布情况。

结果显示，在低速风洞实验中，飞行器的气动力主要集中在机翼和尾翼上，而在高速风洞实验中，气动力分布更加均匀。

风洞文献综述Wind Tunnels Document Summary一、前言风洞，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。

风洞设备的建设发展与航空航天飞行器研制紧密相联。

在航空飞行器发展早期，对空气动力问题的探究促使了风洞的诞生。

1871年，英国人温霍姆建造了世界上第一座风洞。

随着飞机、导弹、航天飞行器发展，20世纪30～80年代，迎来了风洞建设的高峰期，低速、跨声速、超声速、高超声速各类型风洞得到快速发展。

到目前为止，我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞。

由于实际流动的复杂性，流体力学和空气动力学中的许多课题还不能单纯依靠理论或计算方法解决，因而风洞有其特殊的重要性。

二、风洞的发展简要回顾风洞设备的发展大致经历了低速风洞发展阶段、超声速风洞发展阶段、跨声速风洞发展阶段、高超声速风洞发展阶段、风洞设备改造和稳定发展阶段、风洞设备发展适应新需求阶段、探索新概念风洞发展阶段。

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。

三、风洞的组成风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而不同。

根据驱动系统的不同有两类，一类是运转时间长，运转费用较低，多在低速风洞中使用的连续式风洞。

另一类是工作时间可由几秒到几十秒，多用于跨声速、超声速和高超声速的暂冲式风洞。

四、风洞的种类风洞种类繁多，有不同的分类方法。

按实验段气流速度大小来区分，可以分为低速、高速和高超声速风洞。

①低速风洞基本上有两种形式，一种是直流式风洞；另一种是回流式风洞。

低速风洞实验段有开口和闭口两种形式，截面形状有矩形、圆形、八角形和椭圆形等，长度视风洞类别和实验对象而定。

60年代以来，还发展出双实验段风洞，甚至三实验段风洞。

一、实习目的本次风洞实验实习旨在通过实际操作，加深对流体力学基本原理的理解，掌握风洞实验的基本流程和方法，学会使用风洞实验设备，并通过对实验数据的分析，提高解决实际工程问题的能力。

二、实习时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实习地点XX大学风洞实验室四、实习内容1. 风洞设备介绍与操作在实习开始阶段，我们首先学习了风洞的基本结构、工作原理以及各类设备的操作方法。

包括风速计、测力天平、压力传感器、热线风速仪等。

通过实际操作，我们熟悉了风洞的基本使用流程。

2. 实验设计与实施我们选择了XX模型进行风洞实验。

实验前，我们根据实验目的和模型特点，设计了实验方案，包括实验参数、实验步骤、数据采集等。

在实验过程中，我们严格按照实验方案进行操作，确保实验数据的准确性。

3. 数据采集与分析实验过程中，我们使用各类传感器采集了风速、压力、升力等数据。

实验结束后，我们对数据进行整理和分析，得到了模型在不同风速、攻角下的气动特性曲线。

4. 实验报告撰写根据实验数据，我们撰写了实验报告，内容包括实验目的、实验方法、实验结果、分析讨论等。

在撰写报告过程中，我们进一步巩固了所学知识，提高了写作能力。

五、实习收获1. 理论联系实际通过本次实习，我们将所学流体力学理论知识与实际风洞实验相结合，加深了对流体力学基本原理的理解。

2. 实验技能提升在实习过程中，我们熟练掌握了风洞实验设备的使用方法，提高了实验操作技能。

3. 团队合作能力实验过程中，我们分工合作，共同完成了实验任务，提高了团队合作能力。

4. 问题解决能力在实验过程中，我们遇到了一些问题，通过查阅资料、讨论交流，最终解决了问题，提高了问题解决能力。

六、实习总结本次风洞实验实习是一次宝贵的实践机会，使我们受益匪浅。

在今后的学习和工作中，我们将继续努力，将所学知识运用到实际中，为我国流体力学事业贡献力量。

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。

风洞概论及设计《流体⼒学试验技术》课程设计班级：0109108学号：010910811姓名：周⼠杰指导教师：史志伟南京航空航天⼤学空⽓动⼒学系2012年12⽉⼀、⽬的要求综合运⽤所学课程知识，完成简化了的低速风洞⽓动外型概念设计，达到培养和提⾼独⽴完成设计⼯作的能⼒。

⼆、完成设计任务的条件（1）风洞试验段要求：闭⼝（2）实验段进⼝截⾯形状：矩形（3）实验段进⼝截⾯尺⼨：2.5mX3.0m（4）试验段进⼝截⾯最⼤风速：100m/s（5）收缩段的收缩⽐：7三、完成的任务（1）低速风洞设计图纸绘制（2）设计说明书（3）风洞设计、研制与实验技术研究⽅⾯的综述报告四、完成时间2012年12⽉24⽇~2013年1⽉4⽇五、参考⽂献《风洞设计原理》、《低速风洞实验》：查找风洞实验技术相关⽂献资料。

指导⽼师：史志伟①为了使模型处于实验段的均匀流场之中，模型头部⾄实验段⼊⼝应保持⼀定的距离，以1l 表⽰。

1l 的⼤⼩视实验段⼊⼝流场的均匀程度⽽定。

如实验段直径为0D ，则1l ⼤致为0.25~0.500D 。

因为后⾯我们会采⽤较多层的紊流⽹，故此处不⽤取得太⼤，选择100.35l D =。

②模型的长度为2l 表⽰，⼤约在0.75~1.250D 之间，各类飞机的模型是不相同的。

为了使风洞尽量满⾜⼀洞多⽤，取2l ⾜够长选择201.25l D =。

③模型尾部⾄扩压段进⼝也应保持⼀定距离，以3l 表⽰，⼀⽅⾯是保证模型的尾流不过多影响扩压段的⼯作效率，另⼀⽅⾯也不使扩压段的流动影响模型尾部。

这个距离⼤约为0.75~1.250D 。

选择300.8l D =④所以12302.4 6.55L l l l D m =++==，满⾜统计数据中，主要实验低速飞机02.0~2.5L D =的情况。

其中0D 为⽔⼒直径。

04SD C=⑤由于本组的风洞实验段截⾯为矩形形状，⽽对于矩形实验段，可以采⽤的⼀种解决附⾯层影响的⽅法就是沿轴线逐渐减⼩切⾯的截⾓。

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。

低速风洞课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解低速风洞的基本原理，掌握流体力学的基础知识；2. 学生能描述低速风洞的构造、功能及在航空航天领域的应用；3. 学生能运用流体力学原理分析低速风洞实验数据，解释实验现象。

技能目标：1. 学生能独立操作低速风洞设备，进行简单的空气动力学实验；2. 学生能运用数据处理软件对实验数据进行处理和分析，绘制图表，得出结论；3. 学生能通过小组合作，设计并实施低速风洞实验，解决实际问题。

情感态度价值观目标：1. 学生对流体力学产生兴趣，树立探索科学、服务国家的志向；2. 学生在实验过程中，培养严谨、细心的实验态度，增强团队协作意识；3. 学生通过课程学习，认识到科学技术对国家发展的重要性，提高国家荣誉感。

课程性质：本课程为实验课程，结合理论教学，注重培养学生的实践能力和创新精神。

学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇心。

教学要求：教师需引导学生掌握低速风洞相关理论知识，注重实验操作技能的培养，提高学生的科学素养。

在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，培养其团队合作精神。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 理论教学：- 流体力学基本原理：流体性质、流体静力学、流体动力学；- 低速风洞原理：风洞构造、工作原理、应用领域；- 实验数据处理：数据采集、处理方法、图表绘制。

2. 实践教学：- 低速风洞设备操作：设备结构、操作流程、注意事项；- 实验设计与实施：设计实验方案、选择实验器材、进行实验操作；- 实验数据分析：运用流体力学原理分析实验数据、解释实验现象。

3. 教学大纲：- 第一周：流体力学基本原理学习；- 第二周：低速风洞原理学习；- 第三周：实验数据处理方法学习；- 第四周：低速风洞设备操作与实验设计；- 第五周：实验操作与数据分析；- 第六周：课程总结与成果展示。

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。