风洞试验
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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。
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。
风洞试验方案一、引言风洞试验是航空航天、汽车工程、建筑等领域中必不可少的研究手段之一。
通过在风洞中对模型进行气动力测试,可以获取与实际情况相似的数据,从而评估设计方案的可行性和优化设计。
本文将介绍一种风洞试验方案,以期为相关研究提供参考。
二、目标本次风洞试验的主要目标是研究某型飞机机翼在不同飞行速度和攻角下的气动力性能。
通过测量机翼的升力、阻力、升力系数和阻力系数等参数,评估机翼的气动性能,并为后续的飞行器设计提供参考数据。
三、试验设备1. 风洞:采用水平流向风洞,具备可调节风速和风向的功能,以满足不同试验要求。
2. 模型:选择适用于飞机机翼的缩比模型,考虑到兼容性和可重复性,模型尺寸与实际情况保持一定比例。
模型制作材料要求具备良好的刚度和表面光滑度,以保证试验数据的准确性。
3. 数据采集系统:采用高精度的传感器和数据采集设备,能够实时记录模型在不同试验条件下的气动力数据。
同时,确保数据采集系统的准确性和稳定性,以避免数据误差对试验结果的影响。
四、试验步骤1. 模型准备:在试验开始前,对模型进行必要的准备工作,包括清洁模型表面、确认模型的尺寸和重量等,以确保试验的可靠性和重复性。
2. 试验条件设定:根据试验目标,设定不同的飞行速度和攻角组合。
在设定试验条件时,需要考虑模型受风洞流场影响的因素,如风洞尺寸、风洞流场均匀性等。
3. 实施试验:将模型放置在风洞中心位置,根据设定的试验条件进行试验。
在每组试验中,要确保模型的姿态稳定和位置准确,以保证试验数据的准确性。
4. 数据采集:在试验过程中,通过数据采集系统实时记录模型的气动力参数。
同时,应确保数据采集设备的稳定性和准确性,以保证试验数据的可靠性。
5. 数据分析:对采集到的试验数据进行处理和分析,计算升力系数、阻力系数等气动力参数,并绘制相关曲线和图表。
通过对数据的分析,评估模型在不同试验条件下的气动性能。
六、试验安全与注意事项1. 设备安全:确保风洞设备的稳定运行,避免发生故障或安全事故。
风洞试验的基本原理风洞是个啥玩意儿?嘿,你可别小瞧了它,这风洞啊,那可是航空航天、汽车制造等领域的大功臣呢!风洞试验,听起来是不是就很神秘?那它的基本原理到底是啥呢?咱就先从风洞的构造说起吧。
风洞就像是一个巨大的风的通道,里面有各种复杂的设备。
想象一下,它就像一个超级大的风箱,只不过这个风箱可不是普通的风箱哦。
它可以产生各种不同速度和方向的风,就像一个魔法盒子,能变出各种神奇的风。
风洞里面有个测试段,这可是关键部位。
测试段就像是一个舞台,各种被测试的物体就在这里登场。
比如说飞机模型、汽车模型啥的。
当风从风洞的一端吹过来,经过测试段的时候,就会对放在那里的模型产生作用。
这就好像一阵强风刮过一片草地,草会被风吹得弯下腰来。
那被测试的模型呢,也会在风的作用下产生各种反应。
风洞是怎么产生风的呢?这可就厉害了!它通常是通过大功率的风扇或者压缩机来实现的。
这些设备就像大力士一样,能把空气加速到很高的速度。
这就好比一个超级大的吹风机,只不过这个吹风机的风力可不是一般的大。
它可以产生每秒几十米甚至上百米的风速呢!在风洞试验中,科学家们会通过各种仪器来测量被测试物体所受到的力和力矩。
这些仪器就像一双双敏锐的眼睛,能准确地捕捉到每一个细微的变化。
比如说,当风刮过飞机模型的时候,仪器可以测量出飞机模型所受到的升力、阻力和力矩等。
这就好像一个细心的医生在给病人做检查,不放过任何一个小问题。
那风洞试验有啥用呢?这用处可大了去了!比如说在航空航天领域,飞机在设计阶段就需要进行风洞试验。
通过风洞试验,科学家们可以了解飞机在不同飞行状态下所受到的空气动力,从而优化飞机的设计。
这就像一个雕塑家在不断地雕琢自己的作品,让它变得更加完美。
在汽车制造领域,风洞试验可以帮助汽车设计师降低汽车的风阻,提高汽车的性能和燃油经济性。
这就好比给汽车穿上了一件更加合身的衣服,让它跑得更快、更省油。
风洞试验可不是一件简单的事情哦!它需要科学家们具备高超的技术和丰富的经验。
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。
高层建筑的风洞试验与风力设计近年来,城市化进程加快,高层建筑越来越普遍,而在高耸入云的建筑中,风力设计显得尤为重要。
高层建筑所面临的风压和风荷载问题不容忽视,因此进行风洞试验成为了建筑设计中的重要环节。
本文将探讨高层建筑的风洞试验和风力设计的相关内容。
一、风洞试验的基本原理风洞试验是通过缩小试验对象的比例,模拟真实环境中的风场,对建筑结构在风荷载作用下的响应进行实验研究的方法。
其基本原理是利用气流产生相对于建筑物运动的模拟风场,通过监测建筑物的响应,得到不同风速、风向下的风荷载数据,从而进行风力设计。
二、风洞试验的意义1. 增强结构的安全性:风洞试验能够模拟不同的风速和风向条件,通过监测建筑结构在不同条件下的响应,可以为设计师提供准确的风荷载数据,确保结构的安全性。
2. 优化设计方案:通过风洞试验,可以在建筑结构设计初期发现问题,及时进行调整,优化结构方案,提高抗风能力和减小风载影响。
3. 减少建筑成本:通过风洞试验得到准确的风荷载数据,可以避免结构过度设计,减少不必要的浪费,降低建筑成本。
三、风洞试验的过程1. 模型制备:根据实际建筑物的比例,制作实验模型。
模型制作过程要保证模型的准确性和可靠性,以便能准确模拟实际情况。
2. 场地准备:选择风洞试验场地,确保试验过程中没有干扰和风洞效应。
3. 实验操作:在风洞中放置实验模型,通过激励系统产生风,同时记录模型的响应数据,如位移、应变等。
4. 数据处理:对实验数据进行处理和分析,得到建筑结构在不同风速、风向下的响应结果。
5. 结果评估:根据实验结果评估建筑结构的风荷载承受能力,为风力设计提供依据。
四、风力设计的要点1. 风荷载计算:根据风洞试验结果和相关规范,计算出建筑物在设计风速下的风荷载。
2. 结构设计:根据风荷载计算结果进行结构设计,确定合理的结构截面尺寸和钢筋配筋等。
3. 风振问题:对于高层建筑来说,颤振是一个重要的问题。
设计师需要通过风洞试验确定建筑物的抗颤振措施,如添加阻尼器、加固结构等。
大气物理学中的风洞实验随着科技的发展,航空、汽车、建筑等领域对空气动力学的研究越来越深入,风洞实验就成为了大气物理学中重要的研究手段之一。
一、风洞实验的基本原理风洞实验是通过模拟不同风速、气象条件下的空气流动,研究物体在空气中的运动学、动力学和热学特性。
其基本原理是利用风洞的空气流动模拟大气层中的空气流动,再通过传感器、计量系统对不同参数进行测量,以获取空气流动的物理特性。
不同种类、不同尺寸甚至不同用途的物体都需要进行风洞实验。
风洞的设计与制造需要考虑到流体力学、机械工程学、电子技术等众多学科的知识。
不同种类、尺寸、形状的试验模型在风洞内的气动特性影响甚大,因此,选择合适的试验模型并且对模型进行精确的测试和分析才能有效地得到数据。
二、不同种类的风洞按照不同的气流传输模式及工作特性不同,可将风洞分为不同的类型。
常见的风洞一般可分为按照气流传输模式来划分的自由式风洞和闭式风洞。
1. 自由式风洞自由式风洞通过产生流速在试验房间内任意方向的气流,达到模拟在自然大气中的流动的目的。
它适合于研究横截面较大的流体力学问题。
根据气流产生方式,自由式风洞可以分为伺服式风洞和振动板式风洞两种。
伺服式风洞主要是通过一个由风扇和压力系统控制的龙门架的运动,来调整风口所受到的气流流量、压力和方向,实现气流方向、绕风和攻角的调整。
振动板式风洞则是利用声振技术,模拟流体运动的变化,使试验模型能够接受各种复杂的流动条件下的作用。
2. 闭式风洞闭式风洞是一种在旋转的容器中产生气流,通过局部进气孔产生的压力差,推动气流进入马上运动的容器中,再沿着容器的弯曲的流道,最终流回局部进气孔的装置。
按照载气种类不同,闭式风洞还可以分为空气闭式风洞和气体密闭风洞。
前者主要关注气体流动,如空气、氮气等,后者则通常用于模拟在真空环境下的气体流动。
由于闭式风洞可以产生更高的速度,因此它的应用范围更加广泛,可以用于航空、航天和汽车等领域。
三、风洞实验的应用风洞实验以其加工简单、成本较低、准确度高等特点,已经成为了研究空气动力学的广泛应用。
A.风洞实验的基本原理是相对性原理和相似性原理。
根据相对性原理,飞机在静止风洞实验空气中飞行所受到的空气动力,与飞机静止不动、空气以同样的速度反方向吹来,两者的作用是一样的。
但飞机迎风面积比较大,如机翼翼展小的几米、十几米,大的几十米(波音747是60米),使迎风面积如此大的气流以相当于飞行的速度吹过来,其动力消耗将是惊人的。
根据相似性原理,可以将飞机做成几何相似的小尺度模型,气流速度在一定范围内也可以低于飞行速度,其试验结果可以推算出其实飞行时作用于飞机的空气动力。
[1]B.风洞实验原理及实验仪器一、实验目的通过参观,让学生了解风洞实验装置的构造、作用,常用的风洞实验仪器及作用,风洞实验的过程和风洞实验的原理。
二、风洞系统简介风洞作为一套完整的空气动力实验装备,其构造是较为复杂的。
按风洞实验段气流速度的大小,一般可分为:低速风洞(M≤0.3),高亚音速风洞(0.3≤M≤0.8),跨音速风洞(0.8≤M≤1.5)。
超音速风洞(1.5≤M≤4.5)。
高超音速风动(4.5≤M≤10),极高速风洞(M>10)。
1.以805实验室HG-4号超音速风洞为例,它主要由以下几部分组成:l 气源系统:由大型空气压缩机提供清洁干燥的高压空气;l 风洞本体:由高压管道、紧闭阀、快速阀、调压阀、稳定段、喷管、试验段、攻角机构、可调节超音速扩散、亚音速扩散段等组成;l 控制系统:控制系统及模型状态等;l 测量系统:测量系统系数、模型空气动力及模型转速,并作为纹影显示及摄影等,l 消音系统:降低噪音。
实验过程:空气压缩机把压缩空气打进储气瓶储存起来,压缩空气经管道流向风洞。
实验时,预给调压阀一开度,开启紧闭阀至完全打开后,开启快速阀,压缩空气经稳定段至喷管,到达试验段时已获得所需超音速流场,待稳定后测量系统工作。
最后气流经扩压段扩压向出口消音塔排去。
2.低速风洞构造、作用:低速风洞的动力由风机提供、风速可通过调整风机的转速来调节。
低速风洞有稳定段、实验段和扩压段,没有喷管。
为了节约能源和降低噪音,低速风洞常做成环流式的。
3.常用仪器:风洞的常用仪器有压力传感器和天平,测温传感器、压力传感器和温度传感器是监测风洞流场必不可少的仪器。
而天平则是用来测量实验模型在风洞中受力情况的一种多元传感器,它是通过受力产生形变,给出形变电信号经换算求出受力的一种精密仪器。
三、思考题1.超音速流动是如何建立的?2.超音速流场建立的条件如何?3.风洞实验是如何测得模型气动力的?C.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风洞实验件,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。
编辑本段要求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:形状同实风洞实验模拟技术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。
对风洞实验结果通常须进行处理和分析。
其主要内容是:将测量值换算成所需的空气动力学特性数据;分析综合各个实验环节可能引入的误差;对实验结果作出物理解释和数学说明;根据模型流动和实物流动的差别,修正实验结果。
模型流动和实物流动的差别主要有:由风洞和模型造成的模拟失真,如雷诺数的差别、进气和喷流的模拟失真等;其次是风洞洞壁和模型支架的干扰影响;还有风洞流场的非均匀性、湍流度和噪声影响等。
其中有些可以通过计算或者实验进行修正,更重要的是要注意积累使用风洞实验结果的经验。
编辑本段分类流体力学方面的风洞实验的主要分类有测力实验、测压实验、传热实验、动态模型实验和流态观测实验等。
测力和测压实验是测定作用于模型或模型部件(如飞行器模型中的一个机翼等)的气动力及表面压强分布,多用于为飞行器设计提供气动特性数据。
传热实验主要用于研究超声速或高超声速飞行器上的气动加热现象。
动态模型实验包括颤振、抖振和动稳定性实验等,要求模型除满足几何相似外还能模拟实物的结构刚度、质量分布和变形。
流态观测实验广泛用于研究流动的基本现象和机理。
计算机在风洞实验中的应用极大地提高了实验的自动化、高效率和高精度的水平。
测力实验利用风洞天平(见风洞测试仪器)测量作用在模型上的空气动力和力矩的风洞实验。
它是风洞实验中最重要的实验项目之一。
测力实验主要有:全模型和部件的纵向和横向测力实验、喷流实验、静气动弹性实验、外挂物测力和投放轨迹实验等。
全模型和部件的纵向和横向测力实验测量沿模型上三个互相垂直轴的力和绕三个轴的力矩的实验。
其中无测滑的实验为纵向实验,有测滑的为横向实验。
为研究各部件的贡献和干扰,除采用全模和部件组拆实验外,更精确的方法是在模型内安装多台天平,同时测量全机和部件的气动力。
对于有对称面的飞行器,在绕流对称的条件下,可以洞壁或反射平板为对称面,取模型的一半做实验。
这种实验称为半模实验,其优点是模型可做得大些,雷诺数可以高些,无尾支杆干扰,制造方便和经济。
缺点是存在洞壁边界层和缝隙的影响以及仅能进行纵向实验。
喷流实验测量飞行器发动机喷流对飞行器机体气动特性影响的实验。
在风洞中要精确模拟喷流是很困难的。
除模拟自由流马赫数∞、比热比γ和喷管几何形状外,还要模拟出口与自由流静压比pj/p∞、出口马赫数j、喷流比热比γj、普适气体常数与热力学温度乘积比(RT)j/(RT)∞等相似参数。
通常只能有选择地模拟其中一些项目,例如,一般当喷口处于飞行器底部时,可用冷空气模拟喷流。
当喷口处于飞行器底部上游时,还应模拟γj和(RT)j/(RT)∞。
火箭发动机喷流模拟以用缩尺火箭发动机为宜。
喷流实验的关键在于研制高精度天平、小干扰的支架和不传力的输气密封系统。
静气动弹性实验测量模型刚度对气动特性影响的实验。
通常风洞实验中的模型都是用强度和刚度较大的金属制作的,而真实飞行器的刚度比模型低得多。
因此,需制造一种由金属作骨架、用轻木或塑料作填料、能模拟飞行器各部件弯曲和扭转刚度的弹性模型,把它放在风洞中作模拟飞行条件的高动压实验,测量对模型刚度的影响,修正刚体模型实验的数据。
外挂物测力和投放轨迹实验测量飞行器外挂油箱、炸弹或其他物体的气动力和外挂物投放轨迹的实验。
由于风洞尺寸的限制,风洞中外挂物模型很小,测量很困难。
早期的实验是设计专门的外挂物天平。
天平可以放在外挂物模型或者它的挂架内直接测量。
外挂物投放轨迹是用高速摄影或多次曝光技术对自由投放的模型进行照相记录。
图3是在低速风洞中用多次曝光法拍摄的外挂物投放轨迹照片。
这种方法简便、直观,但要模拟弗劳德数,所以模型设计和调整很困难。
20世纪60年代以来,发展出一种双天平测量系统,母机模型和外挂物分别支撑在各自的天平上。
实验时首先测量外挂物和母机的气动力,输入计算机,由运动方程和给定的时间间隔算出外挂物在气动力作用下运动的下一个位置,然后操纵外挂物运动到计算位置再进行测量。
一直到所要求的轨迹测出为止。
这时,母机和外挂物所有瞬间的气动力也同时测出。
这种方法不要求模型动力相似,模型可多次使用。
同时,这套装置也可以用于其他双体实验或大攻角失速后运动轨迹测量等。
缺点是精度要求较高,制造费用大。
除上述实验外,还有一些专门的测力实验,如铰链力矩测量、摩阻测量、进气道阻力测量、马格纳斯力和力矩(见马格纳斯效应)测量等,这些都要有专门设计的天平。
测压实验风洞洞壁、模型表面上各点和气流中各点的当地压力参数测量。
对应于流场的每一点,有一个总压p0和一个静压p∞。
总压是假想气流等熵绝热地滞止,最后流速降为零时所能达到的压力。
静压是气流内部相互作用的流层之间的法向力。
在不可压缩流体中,总压和静压之差,即该流动点上由于气流动力效应引起的压力增高(p0-p∞),称为动压或速压q∞。
气流压力的测量,是空气动力实验中最基本的测量项目之一。
1738年,丹尼尔第一·伯努利就确立了无粘性不可压缩流体中压力与速度之间的关系,后称为伯努利定理。
这个定理后来被推广到可压缩流体。
因为测量气流压力比较容易,故风洞实验中常借助测量气流的压力来推求速度。
物体表面某一点(如第i点)的压力pi,常以无量纲形式的压力系数Cρii表示。
如果p∞和q∞分别代表远前方未扰动气流的静压和动压,则Cρii是该点的剩余压力(pi-q∞)与动压q∞之比。
风洞中最常见的测压实验是模型表面压力分布测量。
模型表面上直接开有测压孔。
通过实验,可以了解局部流动特性并积分出总的气动特性。
常见的有飞行器测压、汽车测压和建筑物测压等。
进气道测压实验是通过进气道表面测压孔和管道内排管的压力测量,以得到进气道的流量- 总压恢复特性。
风洞流场校测中速度场、压力场、方向场的测量也是通过测压进行的。
此外,边界层压力测量也是经常进行的实验项目。
有时还通过二元物体尾流压力测量来推算物体的阻力。
所以风洞测压实验在工程设计和研究工作中得到广泛应用。
风洞中气流总压、静压测量用总压、静压探测管和压力计或压力传感器。
图4和图5示出一般总压管和静压管的结构。
总压或静压排管可同时获得许多测压数据。
但管与管之间的相互影响要小。
模型表面压力测量孔要求垂直当地物面,孔缘处平滑不得有毛刺。
静压探测管上静压孔位置的选择特别重要,应使它受静压管头部和支柄的综合影响最小。
测压设备中压力传输的管路不能太长,否则管内压力达到平衡要用很长时间。
传热实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。