【簡(jiǎn)介:】早著呢,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)到服役差NN年。
在流體力學(xué)和昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)方面兩個(gè)相同的名詞。它們都叫做“風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)”。
可以指飛行器(包括飛機(jī))的流體力學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);而昆蟲上則是在一個(gè)
早著呢,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)到服役差NN年。
在流體力學(xué)和昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)方面兩個(gè)相同的名詞。它們都叫做“風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)”。
可以指飛行器(包括飛機(jī))的流體力學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);而昆蟲上則是在一個(gè)有流通空氣的矩形空間中,觀察活體蟲子對(duì)氣味物質(zhì)的行為反應(yīng)。
分類和原理
空氣動(dòng)力學(xué)實(shí) 驗(yàn)分實(shí)物實(shí)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)兩大類 。實(shí)物實(shí)驗(yàn)如飛機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)和導(dǎo)彈實(shí)彈發(fā)射實(shí)驗(yàn)等,不會(huì)發(fā)生模型和環(huán)境等模擬失真問題,一直是鑒定飛行器氣動(dòng)性能和校準(zhǔn)其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最終手段,這類實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用昂貴,條件也難控制,而且不可能在產(chǎn)品研制的初始階段進(jìn)行,故空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)一般多指模型實(shí)驗(yàn)??諝鈩?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)按空氣(或其他氣體)與模型(或?qū)嵨铮┊a(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式不同可分為3類:①空氣運(yùn)動(dòng),模型不動(dòng),如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 。②空氣靜止,物體或模型運(yùn)動(dòng),如飛行實(shí)驗(yàn)、模型自由飛實(shí)驗(yàn)(有動(dòng)力或無動(dòng)力飛行器模型在空氣中飛行而進(jìn)行實(shí)驗(yàn))、火箭橇實(shí)驗(yàn)(用火箭推進(jìn)的在軌道上高速行駛的滑車攜帶模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn))、旋臂實(shí)驗(yàn)(旋臂機(jī)攜帶模型旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn))等。③空氣和模型都運(yùn)動(dòng),如風(fēng)洞自由飛實(shí)驗(yàn)(相對(duì)風(fēng)洞氣流投射模型而進(jìn)行實(shí)驗(yàn))、尾旋實(shí)驗(yàn)(在尾旋風(fēng)洞上升氣流中投入模型,并使其進(jìn)入尾旋狀態(tài)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn))等。進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)保證模型流場(chǎng)與真實(shí)流場(chǎng)之間的相似,即除保證模型與實(shí)物幾何相似以外,還應(yīng)使兩個(gè)流場(chǎng)有關(guān)的相似準(zhǔn)數(shù),如雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、普朗特?cái)?shù)等對(duì)應(yīng)相等(見流體力學(xué)相似準(zhǔn)數(shù))。實(shí)際上,在一般模型實(shí)驗(yàn)(如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn))條件下,很難保證這些相似準(zhǔn)數(shù)全部相等,只能根據(jù)具體情況使主要相似準(zhǔn)數(shù)相等或達(dá)到自準(zhǔn)范圍。例如涉及粘性或阻力的實(shí)驗(yàn)應(yīng)使雷諾數(shù)相等;對(duì)于可壓縮流動(dòng)的實(shí)驗(yàn),必須保證馬赫數(shù)相等,等等。應(yīng)該滿足而未能滿足相似準(zhǔn)數(shù)相等而導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差,有時(shí)也可通過數(shù)據(jù)修正予以消除,如雷諾數(shù)修正。洞壁和模型支架對(duì)流場(chǎng)的干擾也應(yīng)修正??諝鈩?dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量氣流參數(shù),觀測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象和狀態(tài),測(cè)定作用在模型上的氣動(dòng)力等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般都整理成無量綱的相似準(zhǔn)數(shù),以便從模型推廣到實(shí)物。
風(fēng)洞和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 風(fēng)洞是進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種主要設(shè)備,幾乎絕大多數(shù)的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)都在各種類型的風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞的原理是使用動(dòng)力裝置在一個(gè)專門設(shè)計(jì)的管道內(nèi)驅(qū)動(dòng)一股可控氣流,使其流過安置在實(shí)驗(yàn)段的靜止模型,模擬實(shí)物在靜止空氣中的運(yùn)動(dòng)。測(cè)量作用在模型上的空氣動(dòng)力,觀測(cè)模型表面及周圍的流動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)相似理論將實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成可用于實(shí)物的相似準(zhǔn)數(shù)。實(shí)驗(yàn)段是風(fēng)洞的中心部件,實(shí)驗(yàn)段流場(chǎng)應(yīng)模擬真實(shí)流場(chǎng),其氣流品質(zhì)如均勻度、穩(wěn)定度(指參數(shù)隨時(shí)間變化的情況)、湍流度等,應(yīng)達(dá)到一定指標(biāo)。風(fēng)洞主要按實(shí)驗(yàn)段速度范圍分類,速度范圍不同,其工作原理、型式、結(jié)構(gòu)及典型尺寸也各異。低速風(fēng)洞:實(shí)驗(yàn)段速度范圍為0~100 米/秒或馬赫數(shù)Ma=0~0.3左右 ;亞聲速風(fēng)洞:Ma=0.3~0.8左右;跨聲速風(fēng)洞:Ma=0.8 ~1.4(或1.2)左右;超聲速風(fēng)洞:Ma=1.5~5.0左右;高超聲速風(fēng)洞Ma=5.0~10(或12);高焓高超聲速風(fēng)洞Ma>10(或12)。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是:①實(shí)驗(yàn)條件(包括氣流狀態(tài)和模型狀態(tài)兩方面)易于控制。②流動(dòng)參數(shù)可各自獨(dú)立變化。③模型靜止,測(cè)量方便而且容易準(zhǔn)確。④一般不受大氣環(huán)境變化的影響 。⑤ 與其他空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)手段相比,價(jià)廉、可靠等。缺點(diǎn)是難以滿足全部相似準(zhǔn)數(shù)相等,存在洞壁和模型支架干擾等,但可通過數(shù)據(jù)修正方法部分或大部克服。
風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的主要項(xiàng)目有測(cè)力實(shí)驗(yàn)、測(cè)壓實(shí)驗(yàn)、傳熱實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)和流態(tài)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)等。測(cè)力和測(cè)壓實(shí)驗(yàn)是測(cè)定作用于模型或模型部件(如飛行器模型中的一個(gè)機(jī)翼等)的氣動(dòng)力及表面壓強(qiáng)分布,多用于為飛行器設(shè)計(jì)提供氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。傳熱實(shí)驗(yàn)主要用于研究超聲速或高超聲速飛行器上的氣動(dòng)加熱現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)包括顫振、抖振和動(dòng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)等 ,要求模型除滿足幾何相似外還能模擬實(shí)物的結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布和變形。流態(tài)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)廣泛用于研究流動(dòng)的基本現(xiàn)象和機(jī)理。計(jì)算機(jī)在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用極大地提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化、高效率和高精度的水平。