第四章----風(fēng)洞介紹

1、第四章 風(fēng)洞,本章基本內(nèi)容,4.1、風(fēng)洞是什么4.2、風(fēng)洞是如何工作的,4.1 風(fēng)洞是什么,4.1 風(fēng)洞是什么,真實情形：飛機是在天上飛的，設(shè)計一架飛機，需要對其進行實驗而得出空氣動力。困難：對自由在天上飛的飛機進行實驗是很困難的。問題：如何對飛機進行有效的實驗，測量出其空氣動力？,4.1 風(fēng)洞是什么,解決辦法：相對運動原理。飛機在天上飛等效于風(fēng)吹飛機。所以人們想起在管道里面給飛機吹風(fēng)，因為飛機是靜止的，所以測量其空氣動

2、力非常方便。用來實驗的吹風(fēng)管道：風(fēng)洞。,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用測空氣動力,風(fēng)洞測力實驗,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用測空氣動力,風(fēng)洞測力實驗,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用流動顯示,風(fēng)洞流動顯示,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用流動顯示,風(fēng)洞流動顯示,4.1 風(fēng)洞是什么,中國的風(fēng)洞中國最大的風(fēng)洞群在綿陽空氣動力研究與發(fā)展中心。低速風(fēng)洞，高速風(fēng)洞和超音速風(fēng)洞。,4.1 風(fēng)洞是什么,低速風(fēng)洞風(fēng)速低，實驗段氣流速度

3、在130米／秒(0.4Ma）以下。試驗段面積大，可達8m×6m。,4.1 風(fēng)洞是什么,低速風(fēng)洞,4.1 風(fēng)洞是什么,高速風(fēng)洞風(fēng)速較大，0.3Ma-1.2Ma。試驗段面積較小，1.6m×1.5m。,4.1 風(fēng)洞是什么,高速風(fēng)洞,4.1 風(fēng)洞是什么,超音速風(fēng)洞風(fēng)速很大，Ma>1.2。試驗段面積很小，0.6m×0.5m。,4.1 風(fēng)洞是什么,超音速風(fēng)洞,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,問題：對于一架飛機

4、如何通過風(fēng)洞試驗獲得其空氣動力數(shù)據(jù)？,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,真實情形：真實飛行的飛機是很大的。困難：風(fēng)洞試驗段和飛機相比小很多，特別是高速風(fēng)洞；進行全機飛行試驗費錢、費時。問題：那么如何在風(fēng)洞中對飛機進行空氣動力實驗？,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,在一戰(zhàn)后，人們在進行全機飛行試驗時發(fā)現(xiàn)：用小模型在風(fēng)洞中得到的空氣動力數(shù)據(jù)來計算飛機的飛機性能會引起很大的錯誤。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：用飛行器模型在風(fēng)洞中測得數(shù)據(jù)要用于真實的飛機設(shè)

5、計必須滿足：空氣動力學(xué)相似律。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,空氣動力學(xué)相似律:從模型向?qū)嵨镛D(zhuǎn)換的理論。飛行器和其實驗?zāi)Ｐ涂諝鈩恿?shù)據(jù)要一致的話，需要滿足空氣動力學(xué)相似?？諝鈩恿W(xué)相似包括：幾何相似、運動相似及動力相似。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,幾何相似模型的形狀做的與真實的飛行器一模一樣，只是按照一定的比例縮小。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,運動相似風(fēng)洞中，氣流與模型的方位與真實飛行時一樣。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,動力相似

6、作用于模型上的力及力矩與真實飛行中飛機受到的力和力矩，它們的大小成比例，但方位相同。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,問題:殲十在2km以600m/s速度平飛，實驗?zāi)Ｐ蜑?：10，在風(fēng)洞中如何設(shè)置實驗氣流參數(shù)來獲得此時飛行的空氣動力數(shù)據(jù)？解決這個問題前，先得學(xué)習(xí)兩個重要的空氣動力學(xué)無量綱（無單位）參數(shù):馬赫數(shù)和雷諾數(shù)。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,馬赫數(shù)是表示物體壓縮性的一個參數(shù)，馬赫數(shù)小于0.3認為流動是不可壓的。,馬赫數(shù),4.2 風(fēng)

7、洞是如何工作的,物理意義：表示流體慣性力與粘性力之比。,雷諾數(shù),基于馬赫數(shù)可以把流動分為：亞音速、跨音速及超音速,亞音速,跨音速,超音速,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,一般情況下，空氣動力學(xué)氣動參數(shù)都可以根據(jù)Re和Ma及迎角確定。進行實驗時，只要這兩個參數(shù)相同，就認為流動是一樣的。即空氣動力參數(shù)：升力系數(shù)和阻力系數(shù)是一樣的意味著這兩個參數(shù)相同時，就可以說是空氣動力學(xué)相似。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,問題:殲