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关于风洞您了解多少呢

发布时间:2020-01-14浏览:380次

风洞(wind tunnel)即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果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常用的、有效的工具之一。

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。这种实验方法,流动条件容易控制。实验时,常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风,通过测控仪器和设备取得实验数据。

为使实验结果准确,实验时的流动必须与实际流动状态相似,即必须满足相似律的要求。但由于风洞尺寸和动力的限制,在一个风洞中同时模拟所有的相似参数是很困难的,通常是按所要研究的课题,选择一些影响最大的相似参数进行模拟。

此外,风洞实验段的流场品质,如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、沿风洞轴线方向的压力梯度、截面温度分布的均匀度、气流的湍流度和噪声级等必须符合一定的标准,并定期进行检查测定。

 

风洞的结构:

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。

1、洞体

它有一个能对模型进行必要测量和观察的实验段。实验段上游有提高气流匀直度、降低湍流度的稳定段和使气流加速到所需流速的收缩段或喷管。实验段下游有降低流速、减少能量损失的扩压段和将气流引向风洞外的排出段或导回到风洞入口的回流段。有时为了降低风洞内外的噪声,在稳定段和排气口等处装有消声器。

 

2、驱动系统

驱动系统共有两类。

一类是由可控电机组和由它带动的风扇或轴流式压缩机组成。风扇旋转或压缩机转子转动使气流压力增高来维持管道内稳定的流动。改变风扇的转速或叶片安装角,或改变对气流的阻尼,可调节气流的速度。直流电动机可由交直流电机组或可控硅整流设备供电。它的运转时间长,运转费用较低,多在低速风洞中使用。使用这类驱动系统的风洞称连续式风洞,但随着气流速度增高所需的驱动功率急剧加大,例如产生跨声速气流每平方米实验段面积所需功率约为4000千瓦,产生超声速气流则约为16000~40000千瓦。

另一类是用小功率的压气机事先将空气增压贮存在贮气罐中,或用真空泵把与风洞出口管道相连的真空罐抽真空,实验时快速开启阀门,使高压空气直接或通过引射器进入洞体或由真空罐将空气吸入洞体,因而有吹气、引射、吸气以及它们相互组合的各种形式。使用这种驱动系统的风洞称为暂冲式风洞。暂冲式风洞建造周期短,投资少,一般[[雷诺数]]较高,它的工作时间可由几秒到几十秒,多用于跨声速、超声速和高超声速风洞。对于实验时间小于 1秒的脉冲风洞还可通过电弧加热器或激波来提高实验气体的温度,这样能量消耗少,模拟参数高。

 

3、测量控制系统

其作用是按预定的实验程序,控制各种阀门、活动部件、模型状态和仪器仪表,并通过天平、压力和温度等传感器,测量气流参量、模型状态和有关的物理量。随着电子技术和计算机的发展,20世纪40年代后期开始,风洞测控系统,由早期利用简陋仪器,通过手动和人工记录,发展到采用电子液压的控制系统、实时采集和处理的数据系统。

 

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