风洞设计
实验风洞方案的设计

气体在风洞中工作段流动是均匀场,即模拟了自然风场,气体流过“膜”表面,由于粗糙度不同,流场分布也变化,由于设备优良程度不同,对同一膜表面流场分布也变化。
通过查阅大量有关风洞实验装置的文献,现设计出了两种实验方案如下:
表1 两种方案性能表
方案阻力压力梯度流速、流场使用方法阻力特性备注
风洞无0 均匀场,稳定
流速
放在流场中间
基本上绝
对值
有阻塞
效应
双纽线传感器有有
流量场,平均
流速
贴在管壁上相对值
无阻塞
效应
两种方案的共同点:
1、都可以无级调速(不允许通过节流装置等改变机械尺寸方法);
2、都是测量差压(计量标准);
3、都可以获得低湍流稳定流场;
4、都需要进行温度、湿度、流速分布系数,阻塞系数,干扰系数的修正;
5、两种方案测出结果都是标准状态;
6、结构上有共同点,装置的左边不同,右边大致相同。
针对以上两种方案的自制风洞装置图如下所示:
②紊流网 ⑥工作段
③稳定段 ⑦扩散段
④集气段 ⑧风机
方案 A
① 双纽线式传感器
② 工作段
③ 扩散段
④ 风 机
方案 B
图1 风洞装置设计简图。
风洞试验设计规范要求及模型制作

风洞试验设计规范要求及模型制作风洞试验是航空航天、汽车、建筑等领域中非常重要的一项测试方法,能够模拟真实环境下的空气流动情况,为产品设计和性能优化提供参考。
在进行风洞试验之前,必须遵循一定的设计规范要求,并且制作出符合实际的模型。
本文将详细介绍风洞试验的设计规范要求以及模型制作的步骤和技巧。
一、风洞试验设计规范要求1. 流体力学参数:风洞试验的设计必须考虑流体力学参数,包括速度、密度、动力粘度等。
根据具体的试验需求,确定合适的流体力学参数,并在设计过程中予以合理控制。
2. 尺寸比例:风洞模型的尺寸应符合比例关系,通常采用代表比例进行缩放。
例如,在航空领域的风洞试验中,常用的尺寸比例为1:200或1:100。
3. 材料选择:模型制作所选材料应具有良好的耐高温、耐高压、耐腐蚀等性能,以确保试验过程的安全和可靠性。
4. 模型加工:模型的加工应精细、精确、耐用。
常见的制作方法包括切割、粘接、数控加工等,确保模型表面光滑,没有毛刺或凹凸不平的情况。
5. 测试参数设置:在风洞试验中,需要合理设置测试参数,包括风速、气压、温度等。
测试参数的设置应与实际使用环境相匹配,并符合试验要求。
二、模型制作步骤和技巧1. 设计模型:根据试验需求和设计规范要求,利用计算机辅助设计软件进行模型的三维建模,确保模型的准确性和符合要求。
2. 选择合适材料:根据试验要求和模型设计,选择相应的材料。
常见的风洞模型材料包括铝合金、聚合物、玻璃纤维等。
需要根据具体情况考虑材料的强度、重量和成本等因素。
3. 模型制作:利用数控机床或其他加工设备对模型进行加工。
根据设计要求,通过切割、钻孔、打磨等工艺,将模型制作出来。
制作过程中需要严格按照设计尺寸和比例进行操作,保证模型的精度和准确性。
4. 模型组装:将加工好的零部件进行组装,确保模型的完整性和稳定性。
组装过程中要注意零部件的相互匹配和连接,避免出现松动或失配的情况。
5. 表面处理:对模型表面进行光滑处理,去除毛刺和凹凸不平的部分。
风洞施工方案

风洞施工方案1. 引言风洞是一种用于进行气动性能测试和风力工程研究的设备,主要用于模拟真实空气流动情况,尤其是在飞行器设计和空气动力学研究中扮演着重要角色。
本文档将介绍风洞施工方案,包括风洞的设计、施工过程、材料选用和安全措施等。
2. 设计风洞的设计要考虑到以下几个方面:2.1 尺寸风洞的尺寸取决于测试对象的尺寸和测试需求。
通常情况下,风洞的尺寸应能容纳测试对象,并具有足够的空间进行流动分析和测量。
2.2 进口和出口风洞需要设计进口和出口,以确保气流能够顺畅进入和流出。
进口和出口应具有合适的尺寸和形状,以减小气流的扰动,并且要考虑到安全性和便捷性。
2.3 气流管道风洞的气流管道需要具备低阻力和高稳定性的特点。
为了实现这个目标,可以采用光滑内壁的材料,并适当设计管道的曲率和直径。
此外,还需要考虑管道的长度和密封性。
2.4 测量设备风洞应配备适当的测量设备,以便对气流速度、压力、温度等参数进行准确的测量。
测量设备的选择应根据测试需求和预算来确定,并且需要定期校准。
3. 施工过程风洞的施工过程主要包括以下几个步骤:3.1 土建工程风洞的土建工程包括平整地基、打地基、搭建建筑结构等。
建筑结构的稳定性和密封性对于风洞的正常运行非常重要。
3.2 气流管道安装在土建工程完成后,需要安装气流管道。
气流管道的安装要注意避免内部有锐边、死角或突起物,以减小气流的扰动。
3.3 电力供应和控制系统风洞需要稳定的电力供应和控制系统,以确保风洞的安全性和可控性。
电力供应和控制系统的设计和安装要符合相关标准和规范。
3.4 测量设备安装在风洞施工的最后阶段,需要安装和调试测量设备。
测量设备的安装和调试要严格按照制造商的指南进行。
4. 材料选用风洞施工中的材料选用对于风洞的运行和性能有着重要的影响。
以下是一些常用的材料选用建议:4.1 气流管道气流管道可以选择光滑内壁的材料,如不锈钢、铝合金等。
这些材料具有优异的耐腐蚀性和流体动力学特性。
风洞设计

低速风洞气动特性设计(2)一、课程设计目的综合运用在流体力学实验技术和其它课程中所学习的知识,完成简化了的低速风洞气动特性设计项目,达到培养和提高独立完成设计工作的能力。
二、课程设计要求能正确运用有关学科的基本理论解决工程实际问题。
图纸符合规范,清楚,整洁。
设计说明书中文字、数字和插图表达清晰正确。
设计中对工艺性、经济性作了考虑。
工作态度认真负责,按时、独立完成指定的设计任务。
三、设计风洞任务要求 1) 风洞实验段要求:开口2) 实验段进口截面形状:椭圆形 3) 实验段进口截面尺寸:1.5m4) 实验段进口截面最大风速:50m/s 5) 收缩段的收缩比:5四、风洞设计说明书根据实验段进口截面尺寸判断:我们小组所设计风洞为小型风洞1、实验段设计实验段是整个风洞的中心,模型装在此处进行实验。
衡量风洞气动力设计及施工的质量主要从两方面来看:实验段气流的流场品质;风洞工作的效率。
实验段的气流品质是风洞各部分工作的集中体现。
实验段截面形状选择选择剖面形状的原则是在满足实验要求下最有效地利用全部气流切面积,因而可以减少风洞的驱动功率。
实验段截面形状有圆形、方形、八角形、椭圆形及长方形等。
在相似的稳定段情况和相同的收缩比下,椭圆形截面的气流最为均匀,即均匀区所占的比例最大,圆形次之,长方形再次之;从洞壁干扰的情况来看,对于相同的模型展长洞宽比,椭圆形的升力干扰最小,长方形次之,圆形再次之。
因此,我们所设计实验段椭圆形截面有流场均匀、气流品质好、洞壁干扰小的优点。
但,从施工和安装来讲,椭圆形不方便,这也是弊端所在。
实验段截面尺寸选择椭圆截面按照长轴短轴比3:2设计,则长轴长1.5m ,短轴长1m 。
设长半轴为a ,短半轴为b ,则a=0.75m,b=0.5m定义椭圆截面水力直径椭圆椭圆C S D ⨯=40,且)(4b 2,b a C ab S -+==ππ椭圆椭圆求得:m D 14.10=实验段开口式、闭口式的选择本实验任务要求采用开口式,优点在于:安装模型及进行实验方便;在相同的模型和风洞尺寸关系下,开口实验段的边界层干扰要小得多。
气动力学在风洞设计中的应用研究

气动力学在风洞设计中的应用研究风洞是模拟空气动力学环境的设备,通过风洞测试能够模拟飞行器在空气中的运动状态,评估飞行器设计在不同大气条件下的飞行性能,是航空航天领域不可或缺的工具。
而风洞的设计与制造,需要运用到各种工程技术和理论知识,其中气动力学是不可或缺的一部分。
本文将从气动力学在风洞设计中的应用入手,探讨风洞设计的一些基本原理与实现方法。
一、气动力学基础气动力学是研究空气动力学现象和规律的一门学科,其研究对象是空气动力学现象,如流动、力学特性,以及与之相关的控制、稳定、安定性等。
风洞是气动力学的应用之一,因此对气动力学的基础知识了解是风洞设计的基石。
1.流动的特征流动是气动力学的研究对象之一,因此了解流动的概念与原理是必要的。
流动的特征有速度、密度、温度、压力等,不同条件下流动的特征也会发生变化。
这些特征构成了理解流动的本质条件。
例如,在低速条件下,空气流动时所产生的阻力比高速条件下更为显著,因此在考虑制造低速的风洞时,需对流动特征进行深入研究。
2.流动的分类在气动力学中,流动一般分为稳定流动和非稳定流动,稳定流动中的流速和流量都是常数,而非稳定流动多为脉动流动,流速和流量都是变化的。
这些不同类型的流动对风洞设计与实现中都会有一定的影响,需要在风洞设计前对其进行分析研究。
3.翼型翼型是飞行器设计中的一个重要部分,其形态与气动力学性能密切相关。
不同的翼型能够在不同速度和气压下产生不同的升力和阻力,因此在风洞设计中,对于不同类型的翼型的性能研究也是必要的。
二、风洞设计与实现在对气动力学基础知识有一定了解后,可以开始进行风洞的设计与实现。
一般来讲,风洞的设计包括风道、流速控制、模拟环境与数据采集等多个部分。
1.风道设计风道是风洞的核心部分,其形状和尺寸都会影响到模拟的气动力学环境。
在设计风道时,需考虑其长度、横截面尺寸和形状、进口和出口等因素,这些因素会影响到流动的分布和流速分布。
而在风洞实现中,除了实际制造的风道外,一些软件也可以辅助进行风道设计的模拟与分析。
低速风洞设计说明书

流体力学实验技术课程设计学院:航空宇航学院学生姓名:杨馨学号:011210833二〇一六年十二月低速风洞设计课程设计报告1、实验段设计该风洞设计最大风速为100米每秒,预设功能为做全机模型低速气动特性测量试验,一般的迎角在负20度到正30度之间,采用回流式。
○1实验段截面形状选择实验段截面形状有圆形、方形、八角形、椭圆形及矩形等。
选择剖面形状的原则是在满足实验要求下最有效地利用全部气流切面积,因而可以减少风洞的驱动功率。
综合考虑气流均匀度和洞壁干扰等因素,选取矩形截面。
○2实验段截面尺寸选择为使雷诺数达到2.5*10^6,根据风速100米每秒,再取平均展弦比为6,并且要求模型展长不超过风洞宽度的0.7倍,估算得实验段宽度约为3.7米,取实际宽度为4米;由于迎角不太大,对于实验段高度要求不大,取为3米。
○3实验段开口式、闭口式的选择为保证实验段气流均匀度以及减少可能的能量损失,采用闭口式实验段。
○4实验段长度确定模型应置于实验段的均匀流场中。
模型头部至实验段入口应保持一定距离,以l1表示,假设实验段相当直径为D0,则L1大致为0.25~0.50 D0;模型的长度以l2表示,大约为0.75~1.25 D0,各种类型飞机的模型是不相同的;模型尾部至扩压段进口也应保持一定距离,以l3表示,一方面保证模型的尾流不过多影响扩压段效率,另一方面也不使扩压段的流动影响模型尾部,这个距离大约为0.75~1.25 D0。
因此,实验段长度应保持在1.75~3.0 D0的范围内。
经计算,D0约等于3.9米,取实验段长度为8米。
2、收缩段设计○1收缩段作用加速气流,使其达到实验所需要的速度。
收缩段应满足以下要求:(1)气流沿收缩段流动时,洞壁上不出现分离;(2)收缩段出口的气流要求均匀、平直而且稳定;(3)收缩段不宜过长。
○2收缩段长度L2收缩比取为10,收缩段出口尺寸根据试验段尺寸取R2为2米,根据收缩比计算得进口尺寸R1约为6.32米,收缩段长度一般采用进口直径的0.5~1.0倍,取L为8米。
风洞设计管理一体化平台研发

风洞设计管理一体化平台研发风洞是航空、车辆、建筑等领域中非常重要的测试设备,可以模拟复杂的机械环境和气流流动特性,评估和测试各种设计方案的性能和安全性。
在风洞测试中,设计和管理是非常关键的环节,如何提高设计和管理效率、降低成本和错误率是所有风洞相关企业和机构的迫切需求。
为此,研发一款风洞设计管理一体化平台具有重要意义。
风洞设计管理一体化平台是一款基于互联网技术和云计算平台的应用软件,旨在为风洞设计者和管理者提供集成、协同、智能化的解决方案,包括设计、仿真、优化、数据管理、安全管控、交流等功能。
平台的核心特点如下:一、集成多种设计工具和算法风洞设计需要依靠多种设计工具和计算算法进行,如CAD、CAM、CAE、CFD、FEM、优化算法等。
平台可以集成多种设计工具和算法,支持数据的相互转换和共享,提高协同设计和优化效率。
设计人员可以直接在平台上通过简单的拖拽和点击操作,快速构建模型、设定计算参数、运行仿真等。
平台还可以集成智能优化算法,实现自动化设计和优化。
二、可视化设计和仿真平台支持三维可视化设计和仿真,可以直观地展现模型的几何形状、流场分布、应力分布等信息。
设计人员可以在可视化界面中直接对模型进行编辑和调整,随时进行仿真分析和评估。
同时,平台还支持多种可视化输出格式,如动画、图表、报表等,方便数据分析和交流。
三、数据安全与管理风洞测试涉及到大量的数据和信息,如设计图纸、计算结果、测试记录等。
平台可以提供一个完整的数据管理系统,包括数据的存储、备份、共享、权限控制等功能,确保数据的安全性和可靠性。
平台还可以支持多种数据格式和标准,方便数据的导入和输出。
四、智能化管理和协同工作风洞测试需要多人协同工作,设计和管理人员需要及时交流信息、共享资源、进行调度和监控。
平台可以提供智能化的管理和协同工作功能,如任务分配、进度监控、沟通协作、绩效评估等,提高团队工作效率和成果质量。
五、交流和培训平台平台还可以提供交流和培训平台,以便设计和管理人员与行业专家和同行进行交流和学习。
桥梁结构的风洞测试与设计优化

桥梁结构的风洞测试与设计优化桥梁是现代社会不可或缺的基础设施之一,而桥梁的结构设计和建造对于保证其安全稳定至关重要。
在桥梁结构设计中,风荷载是一个重要的考虑因素,因为风力可能对桥梁产生很大的影响。
为了确保桥梁的可靠性和安全性,风洞测试成为一种重要的手段。
风洞测试是通过模拟真实风场环境来评估桥梁结构在风荷载下的性能的一种方法。
普通的风洞测试通常包括两个阶段:风洞模型制作和模型测试。
首先,根据实际桥梁结构的设计图纸,将其按照比例制作为风洞模型。
然后,将该风洞模型放置在风洞测试装置中,通过模拟风场的风速、风向等参数进行模型测试,获得风洞试验数据。
风洞测试的主要目的是通过测量桥梁结构在不同风速下的应力和变形情况,检验其在风荷载作用下的承载性能。
通过分析风洞试验数据,可以了解桥梁结构在不同风荷载下的响应特性,比如应力分布、位移响应等。
这些数据和分析结果可以为设计优化提供有效的参考。
设计优化是指通过改进结构设计来提高桥梁的性能。
根据风洞测试的数据和分析结果,可以发现桥梁结构中的一些不足和问题,比如在某些区域应力集中、某些构件受力过大等。
基于这些问题,我们可以采取一些设计优化措施,如增加结构强度、改善结构刚度等,以提高桥梁的抗风荷载能力和减小变形。
在设计优化中,结构材料的选用也是一个重要的方面。
不同的材料具有不同的特性,如强度、刚度等。
通过选用适当的材料,可以使桥梁结构更加坚固耐用,有利于提高其风荷载下的性能。
除了风洞测试和设计优化,考虑桥梁的施工因素也是不可忽视的。
在桥梁的施工过程中,需要考虑风荷载对施工的影响,特别是在悬索桥等大跨度桥梁的施工过程中,风力可能会对施工造成很大的干扰。
因此,在工程建设中,需要采取一些风险控制措施,如增加临时支撑、采用先进的施工技术等,以确保桥梁的安全施工。
综上所述,风洞测试和设计优化对于保证桥梁结构的安全稳定具有非常重要的意义。
通过风洞测试可以模拟真实的风场环境,评估桥梁结构在风荷载下的性能;设计优化则是根据风洞试验的数据和分析结果,改进桥梁结构设计,提高其抗风能力和减小变形。
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低速风洞气动特性设计(2)一、课程设计目的综合运用在流体力学实验技术和其它课程中所学习的知识,完成简化了的低速风洞气动特性设计项目,达到培养和提高独立完成设计工作的能力。
二、课程设计要求能正确运用有关学科的基本理论解决工程实际问题。
图纸符合规范,清楚,整洁。
设计说明书中文字、数字和插图表达清晰正确。
设计中对工艺性、经济性作了考虑。
工作态度认真负责,按时、独立完成指定的设计任务。
三、设计风洞任务要求 1) 风洞实验段要求:开口2) 实验段进口截面形状:椭圆形 3) 实验段进口截面尺寸:1.5m4) 实验段进口截面最大风速:50m/s 5) 收缩段的收缩比:5四、风洞设计说明书根据实验段进口截面尺寸判断:我们小组所设计风洞为小型风洞1、实验段设计实验段是整个风洞的中心,模型装在此处进行实验。
衡量风洞气动力设计及施工的质量主要从两方面来看:实验段气流的流场品质;风洞工作的效率。
实验段的气流品质是风洞各部分工作的集中体现。
实验段截面形状选择选择剖面形状的原则是在满足实验要求下最有效地利用全部气流切面积,因而可以减少风洞的驱动功率。
实验段截面形状有圆形、方形、八角形、椭圆形及长方形等。
在相似的稳定段情况和相同的收缩比下,椭圆形截面的气流最为均匀,即均匀区所占的比例最大,圆形次之,长方形再次之;从洞壁干扰的情况来看,对于相同的模型展长洞宽比,椭圆形的升力干扰最小,长方形次之,圆形再次之。
因此,我们所设计实验段椭圆形截面有流场均匀、气流品质好、洞壁干扰小的优点。
但,从施工和安装来讲,椭圆形不方便,这也是弊端所在。
实验段截面尺寸选择椭圆截面按照长轴短轴比3:2设计,则长轴长1.5m ,短轴长1m 。
设长半轴为a ,短半轴为b ,则a=0.75m,b=0.5m定义椭圆截面水力直径椭圆椭圆C S D ⨯=40,且)(4b 2,b a C ab S -+==ππ椭圆椭圆求得:m D 14.10=实验段开口式、闭口式的选择本实验任务要求采用开口式,优点在于:安装模型及进行实验方便;在相同的模型和风洞尺寸关系下,开口实验段的边界层干扰要小得多。
但相比于闭口式,缺点在于:实验段气流均匀性差,且容易产生脉动,为保证实验数据准确性,模型应该置于等紊流度区域内,因而模型尺寸受限。
实验段长度确定实验段长度可以分为三部分模型头部至实验段入口的距离1l 、模型长度2l 、模型尾部至扩压段进口距离3l ,且满足如下要求:03020125.1~75.0,25.1~75.0,50.0~25.0D l D l D l ===取m D l m D l m D l 02.19.0,14.1,34.03.0030201====== 则总长112302.2 2.5L l l l D m =++==但由于所设计风洞实验段为开口式,气流损失较大,故需减小开口段长度,使01.0~1.5L D =,取101.2 1.37L D m ==2、收缩段设计收缩段作用收缩段位于实验段上游,作用是加速气流,同时保证气流均匀,不发生分离。
收缩段进口直径1D :根据收缩比542===abD S S ππλ出口进口,可确定m D 74.21= 收缩段长度2L :收缩段长度一般可以采用直径的0.5~1.0倍,取m D L 92.17.012== 收缩曲线设计:(图)收缩曲线的形状对实验段气流的均匀性有很大影响,如果收缩曲线设计不当,就得不到均匀来流。
收缩段曲线的设计方法有很多种,如限于理想不可压无旋流的轴对称收缩段设计、采用复变函数保角映射的二元收缩段设计。
本设计中选用较为常见的维托辛斯基设计曲线:322222222122)31()1(])(1[1L x L x R R R R +---=其中R R R ,,21分别为收缩段进口、出口及任意x 处的截面半径,2L 为收缩段的长度3、稳定段及整流装置设计稳定段通常是一个等截面管道。
上游承接第四拐角,流动截面无变化,下游与收缩段相接,故而收缩段进口即为稳定段出口,截面直径m D 74.21=。
稳定段对气流的影响取决于它的长度。
稳定段的长度首先要保证安装蜂窝器、多层纱网等,其次还需要有一段长度,使气流经过蜂窝器及纱网后逐渐稳定下来并衰减残存的小漩涡。
对于收缩比为5的风洞,长度一般取截面直径大小,故稳定段长度m D L 74.213==。
蜂窝器蜂窝器截面形状选择蜂窝器由许多方形、圆形或六角形的等截面小管道并列组成,形状如同蜂窝,故名蜂窝器蜂窝器的作用在于导直气流,使其平行于风洞轴线,把气流中的大尺寸漩涡分割成小尺寸涡,因而有利于加快漩涡的衰减。
方形格子加工方便,最为常见,故设计中选用方形格子。
蜂窝器截面尺寸选择影响蜂窝器的主要参数是蜂窝长度l 和口径M 。
长度l 越大,整流效果越好,但损失增加。
M 值越小,蜂窝器对降低紊流度的效果越显著。
一般的参数范围为5~105~30lM cm M==取56l M cm M==,则l 为30cm纱网纱网作用是降低气流的紊流度,故又名紊流网,它同蜂窝器均可以将较大漩涡分割成小漩涡,以利于衰减;还可以使气流速度分布更趋均匀紊流网的设计主要包括网的层数和网的粗细选择。
网越细,层数越多,整流效果越好。
设计中,最常用的网的层数为2~3层;粗细最常用为24~30目/英寸。
我们选用2层网,25目/英寸,两层网间距25cm4、扩压段设计扩压段,也称扩散段,作用是把气流的动能变成压力能。
扩压段上游承接实验段,设计中,实验段采用开口形式,取实验段射流扩散角为3α=o,实验段长度1 1.37L m =。
设扩压段进口圆截面直径2D ,则须2122tan(/2)D a L ≥+α,可求得2 1.57D m ≥,取2 1.6D m =。
根据参考书中相关推导,扩压段压力损失系数:4(+0.6tan )[1-()]28tan2D K D λα=α平均进出可见,扩散比一定时,损失系数K 随扩散角的增大先减小后增加,当K 最小时,最佳扩散角满足如下关系式:tan4.82α=λ λ为摩擦损失系数,大小取决于当地雷诺数。
根据λ常用取值范围,取=0.01λ,因而最佳扩散角为5.2o根据关系式:3242tan(/2)D D L =+α取扩压段长度4 5.63L m =,则扩压段出口截面直径3 2.11D m =5、拐角及导流片设计在单回流风洞中,气流需经过四个90o拐角,气流经过拐角时很容易发生分离,出现很多漩涡,因而使流动不均匀或发生脉动。
为防止分离和改善流动,需在拐角处倒圆角,并设置导流片。
拐角圆角设计根据实验及分析,气流经过拐角的损失系数K p q =∆,取决于转弯半径R 及管道直径之比R D 。
且圆截面拐角的损失小于方形截面的损失,当R D 在2以上时,损失比较小且趋于稳定。
但在实际设计中,由于风洞管道的直径很大,尤其在第三、第四拐角处,要求转弯半径大于风洞直径2倍是非常困难的,将会大大增加风洞的尺寸。
设计中,第一拐角和第二拐角之间风洞管道截面保持扩压段出口截面直径3 2.11D m =不变;第三拐角和第四拐角之间风洞管道截面保持稳定段截面直径m D 74.21=不变;第一、二拐角处取330.15R D =,第三、四拐角处取110.15R D =,则310.32,0.41R m R m ==。
导流片设计导流片之间的相互位置应保持以下关系:设导流片弦长c ,间距为d ,/d c 通常在0.3~0.6之间。
导流片的形状有圆弧形、圆弧带直线型以及翼剖面型。
圆弧型导流片,适合小型风洞;大中型风洞一般多采用翼剖面型,鉴于所设计风洞为小型风洞,故而采用圆弧型导流片,最佳间距比取/0.3d c =,损失系数K=0.2。
单回流风洞中,一、二拐角处的气流速度比三、四拐角大,因此,一、二拐角导流片常布置稀一些,导流片弦长长一些,这样能损失小一些。
拐角处倒角圆弧弦长33110.45,0.58b m b m ====,取导流片弦长略小于倒角圆弧弦长,则:33110.42,0.13;0.38,0.11c m d m c m d m ====进一步根据导流片数目n d=,可估算得:一、二拐角处323n ≈;三、四拐角处135n ≈6、回流段设计回流段在风洞管道中,位于风扇系统后至第三拐角,仍采用扩张管道:一方面继续把动能转变成压力能,减少气流损失;另一方面是为了增加管道面积,以得到较大收缩比。
回流段进口直径即为扩压段出口直径3 2.11D m =,出口直径为稳定段截面直径m D 74.21=。
为了缩短风洞总长度,选用扩张角为6α=o ,根据公式:13512tan(/2)D D L -=α可求得回流段长度为:5 6.01L m ≈7、风扇段长度确定风扇段长度一般取直径的2.5倍或者更长,故取:632.5 5.28L D m ==8、风洞整体尺寸确定风洞横向总体尺寸确定第四拐角至第一拐角之间包括稳定段、收缩段、实验段、扩压段,长度为:1123431311.37 1.922.74 5.63 2.11 2.740.320.4117.24A L L L L D D R R m=+++++++=+++++++= 第二拐角至第三拐角之间包括风扇段、回流段,长度为:25631316.01 5.28 2.11 2.740.320.4116.87A L L D D R R =+++++=+++++= 1A 略微大于2A ,可通过适当增加风扇段长度达到平衡:'6612() 5.56L L A A m =+-=从而确定风洞纵向尺寸:1217.24A A m ==风洞纵向总体尺寸确定1A 段最大截面出现在稳定段,截面直径m D 74.21=,2A 段最大截面出现在回流段出口处,截面直径m D 74.21=,故1A 、2A 上下两段轴线间距满足:1112 3.5622D D B R m ≥++= 考虑经济成本问题,B 在满足实验指标要求的前提下尽量取小值,设计中取B=4.5m9、风洞能量比计算能量比定义能量比定义为实验段气流的动能流率(即单位时间通过的动能)与通过动力系统输入风洞的功率之比。
根据计量输入功率的范围不同,可以有三种不同的能量比:1)以电网输给风洞电机的功率作为输入功率: 3012=v F EIρχ电机 式中0,,v F ρ分别为气流的密度,流速和实验段截面积;E 、I 为输入电机的电压、电流。
2)以电机输给风扇的功率作为输入功率: 3012=v FEIρχηη风扇电机机械 ,ηη电机机械分别为电机效率、机械效率3)以风扇输给气流的功率作为输入功率: 3012=v F EI ρχηηη风洞风扇电机机械 η风扇为风扇系统效率风扇系统前后压力增量为p ∆,风扇系统输给气流的功率等于压力增量乘以流量,稳定运转时,压力增量即为回路气流压力损失:20012p v K ∆=ρ∑g式中0K 为气流经过各部件的当量损失系数,定义为压力损失除以实验段动压:00ii p K q ∆=且当量损失系数与损失系数关系为:2000()i i ii iq F K K K q F == 考虑到:0EI pv F ηη=∆风扇电机,则有01=K χ∑风洞。