实验流体力学4

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1、第第4 4章章 风洞和水槽实验风洞和水槽实验4-1 4-1 低速风洞低速风洞4-2 4-2 超声速风洞超声速风洞4-3 4-3 水洞和实验水槽水洞和实验水槽实验流体力学实验流体力学4-1 4-1 低速风洞低速风洞通常把试验段风速通常把试验段风速U100m/sU100m/s的风洞称为低速风洞。的风洞称为低速风洞。 在低速风洞中，气流的密度变化很小，可当做在低速风洞中，气流的密度变化很小，可当做不可压缩流体处理。在试验中主要考虑惯性力和粘不可压缩流体处理。在试验中主要考虑惯性力和粘性力，即主要考虑雷诺数的影响。性力，即主要考虑雷诺数的影响。一一. .风洞实验的意义：风洞实验的意义：The Taco

2、ma Narrows Bridge，1940The Tacoma Narrows Bridge，1940渡桥电厂（英）渡桥电厂（英）南京大胜关大桥南京大胜关大桥 为避免悲剧重演，像大型桥梁等的兴建，必须为避免悲剧重演，像大型桥梁等的兴建，必须进行相关风洞试验。进行相关风洞试验。南京大胜关大桥的风洞试验南京大胜关大桥的风洞试验：南京大胜关大桥的风洞试验南京大胜关大桥的风洞试验：南京大胜关大桥的风洞试验南京大胜关大桥的风洞试验：风洞模型实验：风洞模型实验：模型实验：模型实验：二二.风洞的结构：风洞的结构：1.1.风洞的类型：风洞的类型：（参考（参考 ：陈克城：陈克城流体力学实验技术流体力学实验技术

3、） 从构造上看，风洞分为直流式和回流式两种。从构造上看，风洞分为直流式和回流式两种。直流式风洞直流式风洞直流式风洞：直流式风洞：闭口实验段直流式风洞：闭口实验段直流式风洞：阻尼网阻尼网收缩段收缩段实验段实验段扩散段扩散段动力段动力段闭口实验段回流式风洞：闭口实验段回流式风洞： 1. 1.蜂窝器、蜂窝器、2.2.阻尼网、阻尼网、3.3.收缩段、收缩段、4.4.实验段、实验段、5.5.扩散段、扩散段、6.6.导流片、导流片、7.7.动力段、动力段、8.8.拐角段、拐角段、9.9.圆筒段。圆筒段。2.2.风洞的主要部件功能及设计要求：风洞的主要部件功能及设计要求：(1).(1).对实验段的要求：对实

4、验段的要求： 1). 1).气流参数稳定且各参数在过流断面上尽可能均匀气流参数稳定且各参数在过流断面上尽可能均匀分布；分布；2).2).气流方向偏角应尽可能小；气流方向偏角应尽可能小； 3). 3).气流有合乎要求的湍流度，装卸模型与进行试气流有合乎要求的湍流度，装卸模型与进行试验方便；验方便； 4). 4).能对洞壁所产生干扰进行修正，以消除能对洞壁所产生干扰进行修正，以消除“水平浮水平浮力力”；5).5).能探测到能探测到并能消除产生不稳定气流的并能消除产生不稳定气流的分离源分离源。(2).(2).对扩散段的要求：对扩散段的要求： 扩散段的主要作用是使气流扩张，降低流速，以恢扩散段的主要作

5、用是使气流扩张，降低流速，以恢复静压。目的是减少能量损失，降低能耗。复静压。目的是减少能量损失，降低能耗。 1 1）. .扩散段有一定的锥角，并尽量避免边界层扩散段有一定的锥角，并尽量避免边界层分离。分离。2).2).可采用分流板、漩涡发生器、边界层控制可采用分流板、漩涡发生器、边界层控制器等方法防止边界层分离。器等方法防止边界层分离。(3).(3).蜂窝器、阻尼网和导流片的作用：蜂窝器、阻尼网和导流片的作用： 蜂窝器和阻尼网的结合使用能够有效降低气流的蜂窝器和阻尼网的结合使用能够有效降低气流的横向和轴向的湍流度，抑制来流的脉动，破碎大涡，横向和轴向的湍流度，抑制来流的脉动，破碎大涡，使轴向流

6、速比较均匀使轴向流速比较均匀。 蜂窝器和阻尼网的结合使用能够有效降低气流的蜂窝器和阻尼网的结合使用能够有效降低气流的横向和轴向的湍流度，抑制来流的脉动，破碎大涡，横向和轴向的湍流度，抑制来流的脉动，破碎大涡，使轴向流速比较均匀使轴向流速比较均匀。 在回流式风洞的拐角出设置导流片，能有效防止在回流式风洞的拐角出设置导流片，能有效防止边界层分离，使气流速度分布更加均匀，并能有效降边界层分离，使气流速度分布更加均匀，并能有效降低能量损失低能量损失。(4).(4).收缩段的作用及要求：收缩段的作用及要求： 收缩段将来自稳定段的气流加速，使气流进入试收缩段将来自稳定段的气流加速，使气流进入试验段时具有稳

7、定的流速、平直的流动方向和均匀的速验段时具有稳定的流速、平直的流动方向和均匀的速度分布度分布。 收缩段的长度应尽可能短，收缩段曲线设计应满收缩段的长度应尽可能短，收缩段曲线设计应满足以下方程：足以下方程：32222122)(311 )(1 )(1 1lxlxRRRR根据实验资料，收缩段各部分尺寸均有相关要求。根据实验资料，收缩段各部分尺寸均有相关要求。(5).(5).风扇段（动力段）风扇段（动力段）: :风扇的主要作用是驱动气流。风扇的主要作用是驱动气流。 为提高风扇效率并使气流平直常在风扇前设置预为提高风扇效率并使气流平直常在风扇前设置预扭叶片，以防止气流的旋转；风扇后设整流罩以防止扭叶片，