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(shí)情形：飛機(jī)是在天上飛的，設(shè)計(jì)一架飛機(jī)，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而得出空氣動(dòng)力。困難：對(duì)自由在天上飛的飛機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是很困難的。問(wèn)題：如何對(duì)飛機(jī)進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出其空氣動(dòng)力？,4.1 風(fēng)洞是什么,解決辦法：相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理。飛機(jī)在天上飛等效于風(fēng)吹飛機(jī)。所以人們想起在管道里面給飛機(jī)吹風(fēng)，因?yàn)轱w機(jī)是靜止的，所以測(cè)量其空氣動(dòng)

2、力非常方便。用來(lái)實(shí)驗(yàn)的吹風(fēng)管道：風(fēng)洞。,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用測(cè)空氣動(dòng)力,風(fēng)洞測(cè)力實(shí)驗(yàn),4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用測(cè)空氣動(dòng)力,風(fēng)洞測(cè)力實(shí)驗(yàn),4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用流動(dòng)顯示,風(fēng)洞流動(dòng)顯示,4.1 風(fēng)洞是什么,風(fēng)洞的作用流動(dòng)顯示,風(fēng)洞流動(dòng)顯示,4.1 風(fēng)洞是什么,中國(guó)的風(fēng)洞中國(guó)最大的風(fēng)洞群在綿陽(yáng)空氣動(dòng)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(shí)驗(yàn)段氣流速度

3、在130米／秒(0.4Ma）以下。試驗(yàn)段面積大，可達(dá)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(yàn)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(yàn)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(wèn)題：對(duì)于一架飛機(jī)

4、如何通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)獲得其空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)？,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,真實(shí)情形：真實(shí)飛行的飛機(jī)是很大的。困難：風(fēng)洞試驗(yàn)段和飛機(jī)相比小很多，特別是高速風(fēng)洞；進(jìn)行全機(jī)飛行試驗(yàn)費(fèi)錢、費(fèi)時(shí)。問(wèn)題：那么如何在風(fēng)洞中對(duì)飛機(jī)進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)？,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,在一戰(zhàn)后，人們?cè)谶M(jìn)行全機(jī)飛行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：用小模型在風(fēng)洞中得到的空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算飛機(jī)的飛機(jī)性能會(huì)引起很大的錯(cuò)誤。后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：用飛行器模型在風(fēng)洞中測(cè)得數(shù)據(jù)要用于真實(shí)的飛機(jī)設(shè)

5、計(jì)必須滿足：空氣動(dòng)力學(xué)相似律。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,空氣動(dòng)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂諝鈩?dòng)力數(shù)據(jù)要一致的話，需要滿足空氣動(dòng)力學(xué)相似?？諝鈩?dòng)力學(xué)相似包括：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似及動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)相似風(fēng)洞中，氣流與模型的方位與真實(shí)飛行時(shí)一樣。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,動(dòng)力相似

6、作用于模型上的力及力矩與真實(shí)飛行中飛機(jī)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(wèn)題:殲十在2km以600m/s速度平飛，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?：10，在風(fēng)洞中如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)氣流參數(shù)來(lái)獲得此時(shí)飛行的空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)？解決這個(gè)問(wèn)題前，先得學(xué)習(xí)兩個(gè)重要的空氣動(dòng)力學(xué)無(wú)量綱（無(wú)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(gè)參數(shù)，馬赫數(shù)小于0.3認(rèn)為流動(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)氣動(dòng)參數(shù)都可以根據(jù)Re和Ma及迎角確定。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要這兩個(gè)參數(shù)相同，就認(rèn)為流動(dòng)是一樣的。即空氣動(dòng)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(gè)參數(shù)相同時(shí)，就可以說(shuō)是空氣動(dòng)力學(xué)相似。,4.2 風(fēng)洞是如何工作的,問(wèn)題:殲