低速风洞课程设计
可调低湍流度的低速风洞设计及低雷诺数下微型飞行器机翼绕流控制的数值模拟
上海大学硕士学位论文可调低湍流度的低速风洞设计及低雷诺数下微型飞行器机翼绕流控制的数值模拟姓名：李强申请学位级别：硕士专业：流体力学指导教师：翁培奋;丁珏20060701同一个来源一翼型的拍扑；也不同于旋翼，因拍扑翼是一种三维运动，远远要比旋翼复杂。
由于要实现拍扑十分困难，不论大型还是微型的，目前为止，没有持续的飞行成功的扑翼式飞行器（目前，ｃａｌＴｅｃｈ所设计的扑翼式微型飞行器仅能飞行约４０秒）。
这种飞行器的设计采用仿生学原理，仿效了自然界中很多对象的飞行，如各类虫、鸟等都是利用它们翅膀做拍扑运动的同时产生推力和升力。
如图１．２中左图所示，图中给出的是爱普生公司研制的飞行机器人模型ｉＦＲ－ＩＩ。
这款机器人具有蓝牙无线控制独立飞行功能和“全球最小及最轻的陀螺仪传感器”，另外该机器人还带有一个可以捕获和将空中图像传输到地面监视器中的图像传感器。
这款机器人直径为１３６毫米，高８５毫米，不计电池重８．６克，其一次可以飞行大约３分钟【６】。
图１．１固定翼式ＭＡＶＳ［５】（自左向右，ＡｍＶ曲ｎ∞ｔ公司的‘＂ＢｌａｃｋＷｉｄｏｗ”，Ｍｕ｝的“Ｔｒｏｃｈｏｉｄ＂，佛罗里达大学的柔性机翼微型飞行器）图１－２旋翼式微型飞行器嗍（左）和扑翼式微型飞行科７１（右）微型飞行器与大型飞行器的空气动力学特性有着很大的区别【８】，这主要体现在以下几个方面。
§１．２．Ｉ低雷诺数大型飞行器的雷诺数很大，所受到的空气粘性影响很小，其作用在一般情况下可以忽略，所以大型飞行器凭借机翼升力可以很容易就飞起来；而微型飞行器由于尺寸微小，飞行速度又较低，所以相应的雷诺数也就很小，而且升阻比往往随着Ｒｅ数的降Ｑ，＝Ｇ＝Ｃｌ＝１４４００（ｍ３／ｈ）（４）斜流式风机的选取根据前面已经求得的风机的功率Ⅳ及风机的风量，选择一台合适的标准斜流式风机。
经广泛调研后，确定型号为￥１Ｇ低噪声斜流式风机７．Ｏｓ。
其风量为Ｑ，＝１８０００ｍ３／ｈ，噪声水平为６４ｄＢ，功率为Ｎ＝３．０Ｋｗ，风机内径７００ｍｍ。
上海大有仪器 低速实验风洞(可根据要求定制)DYK008
上海大有仪器低速实验风洞（可根据要求定制）型号：DYK008一.主要实验内容1.测压实验：模型表面压力分布。
使用压力传感器，测量模型表面压力；2.测力实验：模型在气流作用下所受某方向的空气动力。
使用普通测力装置测量模型受力；3.使用毕托管和微压计测量风洞收缩段出口流速；4.使用压力计测量风洞试验段内压力；5.测压计测量平板模型压力分布以及附面层发展；6.流态显示：6.1.烟流实验：通过发烟装置形成烟线，对流动状态进行示踪，显示出绕模型的气流流向、涡及分离的状况；6.2.丝线实验：通过贴在模型表面的细小丝线，在气流流过时通过丝线的指向显示流动方向，通过丝线的摆动显示紊流状况。
二.技术指标1.风洞总长5m，实验段长1.2m，内径0.4m（宽）*0.3m（高）；2.风洞各段连接台阶面高度差：＜1mm；3.风洞测压口：试验段内开口平整光滑，无毛刺，局部突出≤0.5mm，测压孔直径1mm；4.流速测量：进口收缩段与试验段连接断面各处流速分布均匀，使用直径≤3mm 的总压管测量空气总压值，管壁面开孔处应安装垫片使得内壁无缝隙；5.实验段最大风速30m/s；6.风机供电为220伏交流电，最大功率3kW，电流15A；7.小车模型：1个，（1：36各类车模，可供选择）；8.圆柱模型：1个，（Φ10-50，用于演示不同堵塞度的流动状态，可供选择）；9.平板模型：1个，（20×20、30×20、30×30、40×40、130×30等，可供选择）；10.NACA0012机翼模型：1个，（弦长80mm）；11.多棱柱模型：1个，（6、8、10、12、16、20、24等，可供选择）；12.风洞设计符合中华人民共和国国家军用标准GJB1179-1991。
参考点动压修正系数：在风洞可用动压范围内，在试验段入口处测量参考点动压修正系数。
绘制修正系数随试验段动压变化图线。
要求在任一动压下重复测量7次，动压修正系数的均方根偏差不大于0.002；13.实验段风速测量使用超声波风速测量仪，测量精度0.1m/s，使用超声波风速测量仪测量进口收缩段与试验段连接断面各处流速，各处流速偏差不超过0.5%；14.风洞结构：风洞安定段、收缩段及扩散段用不锈钢焊接制成，实验段由透明亚克力板制成，支架系统由铝合金型材制成。
实验空气动力学课程设计(风洞综述)
实验空气动力学课程设计(风洞综述)一.概念及原理风洞（wind tunnel），是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是空气动力学实验最常用、最有效的工具。
它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用, 在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。
原理:用风洞作实验的依据是运动的相对性原理。
为确保实验准确模拟真实流场,还必须满足相似律的要求。
但由于风洞尺寸和动力的限制，通常只能选择一些影响最大的参数进行模拟。
此外，风洞实验段的流场品质，如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、沿风洞轴线方向的压力梯度、截面温度分布的均匀度、气流的湍流度和噪声级等必须符合一定的标准，并定期进行检查测定。
二.风洞发展简要回顾风洞设备的发展大致经历了低速风洞发展阶段、超声速风洞发展阶段、跨声速风洞发展阶段、高超声速风洞发展阶段、风洞设备更新改造和稳定发展阶段、风洞设备发展适应新需求、探索新概念风洞发展阶段。
20世纪90年代，随着经济全球化和型号发展数量的减少，一方面，风洞设备在数量上呈现出过剩状态；另一方面，又缺少能满足未来型号精细化发展要求的高性能风洞。
三.近期风洞改造和建设工业生产型风洞的更新改造最主要特点是风洞设计的多功能性、可扩展性、技术的先进性，风洞建设也呈现出创新的特点。
主要包括：吸收试验段内的大部分噪声，提高风洞试验Re或模拟能力等。
另外还有：感应热等离子体风洞（通过高频电发生器以感应偶合的方式将亚声速或超声速射流加热到极高温度（5000℃～10000℃），这种等离子风洞主要用于防热研究）四. 风洞发展的未来趋势1）“安静”气流风洞不仅气动声学风洞需要“安静”的风洞，高品质的任何类型风洞都需要“安静”的风洞。
2）亚声速高升力飞行风洞风洞Re模拟能力直接影响试验数据的准确性。
经过多年论证研究，NASA提出了高升力飞行风洞（HiLiFT）的概念。
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。
低速风洞课程设计--工程流体力学课程设计
2015/2016学年第一学期低速风洞设计课程名称：工程流体力学课程设计班级：新能源1312 小组成员：指导教师：目录一课程设计目的 (3)二．完成设计任务条件 (3)三、完成的任务 (3)四、具体设计 (3)4.1 实验段 (4)4.2收缩段 (5)4.3稳定段 (6)4.4扩压段 (7)4.5其他部件设计 (10)五．能量比 (11)六．需用功率 (15)七．心得体会 (15)八．参考文献 (16)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、完成设计任务的条件（1）风洞试验段要求：闭口（2）实验段进口截面形状：矩形（3）实验段进口截面尺寸：2.5mX3.0m（4）试验段进口截面最大风速：100m/s（5）收缩段的收缩比：7三、完成的任务（1）低速风洞设计图纸绘制（2）设计说明书：我们组设计的是小型低速风洞（3）风洞设计、研制与实验技术研究方面的综述报告四、具体设计4.1 实验段① 为了使模型处于实验段的均匀流场之中，模型头部至实验段入口应保持一定的距离，以1l 表示。
1l 的大小视实验段入口流场的均匀程度而定。
如实验段直径为0D ，则1l 大致为0.25~0.500D 。
因为后面我们会采用较多层的紊流网，故此处不用取得太大，选择100.35l D =。
② 模型的长度为2l 表示，大约在0.75~1.250D 之间，各类飞机的模型是不相同的。
为了使风洞尽量满足一洞多用，取2l 足够长选择201.25l D =。
③ 模型尾部至扩压段进口也应保持一定距离，以3l 表示，一方面是保证模型的尾流不过多影响扩压段的工作效率，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0.75~1.250D 。
选择300.8l D =④ 12302.4 6.55L l l l D m =++==，满足统计数据中，主要实验低速飞机02.0~2.5L D =的情况。
低速风洞操作作业指导书
矿用风速表检定装置操作程序矿用风速表自动检定操作程序(专用版本)————检定依据部门计量检定规程JJG(煤炭)01-96《矿用风速表》1 目的及使用范围：为正确的使用DZS-1低速风洞检定装置中的标准器、设备及FBXT-Ⅱ风表自动检验系统，保证检定数据的准确可靠，制定本操作程序。
本操作程序适用于DZS-1低速风洞检定装置中的标准器、设备及FBXT-Ⅱ风表自动检验系统的工作。
2 编写依据：本操作程序依据中华人民共和国部门计量检定规程JJG(煤炭)01—96《矿用风速表》、风洞检定装置中的标准器和配套装置设备、FBXT-Ⅱ风表自动检验系统及使用说明书而编写。
3 技术要求及操步骤：1、首先：在使用本系统前，应先将皮托管和差压传感器用橡胶管接通。
并把皮托管的总压接头、静压接头分别和差压传感器的正压孔和基准孔连接。
2、将风表卡具接头、差压变送器和控制箱都通过一转三电缆组件与计算要上引出端子连接。
3、计算机的使用：先闭合总电源，再闭合控制箱电源，再将控制器后面板开关切换到计算机自动测量位置。
4、若使用打印机，需先闭合打印机电源，再闭合显示器开关。
5、闭合工业控制计算机主机电源，待计算机启动完毕后运行风表测试软件6、对于DZS-1风洞设备：→通常默认情况下即可。
若使用打印机，需先闭合打印机电源，再闭合显示器开关。
闭合工业控制计算机主机电源，待计算机启动完毕后运行风表测试软件。
10面“风表类型”内分别填写：、、在高、中、微中造中相应的表型。
风表则将收缩比的数据填为，即皮托管与风表不在风洞的同一工作段，如若在同一工作段则收缩比为1。
DZS-1低速风洞即开始对安置在风洞内的风表进行自动逐点测量，大约十余分钟完成检测工作。
将每次所测数据进行自动的存档，结束后点击7、在主菜单中点击→→查询显示资料中点（检测数据自动存入：D\Data\201*-**-**可按照存档检定日期、风表编号进行调档查阅。
文件夹的目的库中）点击下拉菜单:后若打印机自动打印出风表的曲线；打印机自动打印出风表的原始记录内容；打印机自动打印出风表的检定证书或检定结果通知书；退出FBXT-Ⅱ风表自动检验系统关闭电脑主机、显示器、打印机的相应开关关闭DAS-1低速风洞控制箱开关关闭电源总阐开关结束检定工作。
直流低速风洞实验报告
直流低速风洞实验报告1. 引言直流低速风洞是一种常用于航空、汽车、建筑等领域的实验设备。
通过产生符合实际条件的气流环境，可以对物体在空气中的行为进行研究和测试。
本实验旨在通过使用直流低速风洞在不同风速下对一种简化模型进行测试，以了解其在空气中的流动性能。
2. 实验目的- 了解直流低速风洞的基本原理和结构- 掌握直流低速风洞的操作方法- 研究简化模型在不同风速下的流动性能3. 实验仪器和材料- 直流低速风洞：包括风机、进气口、测试段、出气口等部分- 简化模型：一种模拟真实物体的简化模型，如矩形板或球体等- 测量设备：包括压差计、测风仪等4. 实验步骤1. 打开风洞发电机，待其达到稳定运行状态。
2. 将简化模型放置在测试段中，调整其位置和角度，确保模型与气流方向垂直。
3. 设置所需的风速，启动进风口风机，调整风机的旋转速度以达到目标风速。
4. 使用压差计测量进口和出口的气压差，并记录在实验数据表格中。
5. 使用测风仪测量不同位置和高度上的风速，并记录在实验数据表格中。
6. 调整风速并重复步骤4和5，以获取多组数据。
7. 关闭风洞发电机和风机，结束实验。
5. 数据处理与分析根据实验数据，可以进行以下数据处理和分析：- 绘制不同风速下，进口和出口气压差随风速的变化曲线。
- 绘制不同位置和高度上的风速分布图。
- 计算简化模型所受到的风压力，并与理论值进行比较。
6. 结果与讨论根据对实验数据的分析，可以得出以下结论：- 随着风速的增加，进口和出口气压差呈线性增加趋势。
- 在直流低速风洞中，不同高度和位置上的风速分布存在差异，如近壁面处风速较小、中心位置处风速较大等。
- 简化模型在空气中的流动受到来流速度和形状的影响，通过分析和对比实验数据，可以进一步了解其流动性能。
然而，本实验仅使用简化模型进行了初步测试，对于复杂的实际物体来说，其流动性能会更加复杂且困难。
因此，进一步的实验和研究还需进行。
7. 结论通过本实验，我们成功地学习了直流低速风洞的基本原理和操作方法，并进行了简化模型的流动性能测试。
低速风洞变角度系统的设计
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2015/2016学年第一学期低速风洞设计课程名称：工程流体力学课程设计班级：新能源1312 小组成员：指导教师：郭群超老师目录一课程设计目的 (3)二．完成设计任务条件 (3)三、完成的任务 (3)四、具体设计 (3)4.1 实验段 (4)4.2收缩段 (5)4.3稳定段 (6)4.4扩压段 (7)4.5其他部件设计 (10)五．能量比 (11)六．需用功率 (15)七．心得体会 (15)八．参考文献 (16)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、完成设计任务的条件（1）风洞试验段要求：闭口（2）实验段进口截面形状：矩形（3）实验段进口截面尺寸：2.5mX3.0m（4）试验段进口截面最大风速：100m/s（5）收缩段的收缩比：7三、完成的任务（1）低速风洞设计图纸绘制（2）设计说明书：我们组设计的是小型低速风洞（3）风洞设计、研制与实验技术研究方面的综述报告四、具体设计4.1 实验段① 为了使模型处于实验段的均匀流场之中，模型头部至实验段入口应保持一定的距离，以1l 表示。
1l 的大小视实验段入口流场的均匀程度而定。
如实验段直径为0D ，则1l 大致为0.25~0.500D 。
因为后面我们会采用较多层的紊流网，故此处不用取得太大，选择100.35l D =。
② 模型的长度为2l 表示，大约在0.75~1.250D 之间，各类飞机的模型是不相同的。
为了使风洞尽量满足一洞多用，取2l 足够长选择201.25l D =。
③ 模型尾部至扩压段进口也应保持一定距离，以3l 表示，一方面是保证模型的尾流不过多影响扩压段的工作效率，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0.75~1.250D 。
选择300.8l D =④ 12302.4 6.55L l l l D m =++==，满足统计数据中，主要实验低速飞机02.0~2.5L D =的情况。
其中0D 为水力直径。
且S 为矩形的面积,C 为矩形的周长。
04S D C= ⑤ 由于本组的风洞实验段截面为矩形形状，而对于矩形实验段，可以采用的一种解决附面层影响的方法就是沿轴线逐渐减小切面的截角。
此处我们参考NH -2风洞模型。
这样做使位流截面保持不变，可以消除纵向静压梯度。
4.2收缩段① 任务要求收缩比为7（即进口面积与出口面积之比）② 收缩段长度一般可采用进口直径的0.5~1.0倍。
因为收缩比越大，长度与进口直径的比值越小。
这样能减短扩压段长度，减少资金耗费。
因为收缩比为7较大，选择收缩段长度为0.6倍进口直径00.67 4.3L D m =⨯⨯≈③ 收缩段的在接近出口部分曲线应该比较平缓，以利于稳定气流。
进口处的曲线应与稳定段保持连续。
因为任务要求为矩形，选择在收缩段四角做成圆弧，防止气流分离。
其收缩曲线方程如下：公式中的a=中收缩段的长度L 。
R R = 4.3 稳定段① 对于小收缩比的风洞，如收缩比小于5，稳定段长度为直径的1.0~1.5倍；对于大收缩比风洞，如收缩比大于5，则长度为直径的0.5~1.0倍。
稳定段长度引起的损失只占风洞总损失很小的一部分，所以经常使稳定段长度长一些，用以协调动力段和回流段的长度要求。
又因为目前收缩比较大的风洞一般为7~10，参考大收缩比风洞稳定段长度，综合选定其长度为直径的0.8倍。
00.8 5.8L D m =⨯⨯≈② 蜂窝器的选择：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。
5~10;5~30L M M cm ==。
L 、M 分别为蜂窝器的蜂窝长度和口径。
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。
这里选择6L M =。
因为风洞不小，所以尽量使L 长一些，同时又要兼顾不能使得M 过大，所以取15M cm =、90L cm =。
当6L M =时，圆形蜂窝格子的损失系数为0.30；方形蜂窝格子的损失系数为0.22；六角形蜂窝格子的损失系数为0.20.可见虽然六角形蜂窝格子最好，但施工较为复杂。
因方形蜂窝格子与其损失系数相近而又加工方便，选用方形格子。
③ 紊流网的选择：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4网，30目/英寸，两层网间距25cm4.4扩压段入口面积1D ，出口面积2D 。
综合考虑整个风洞的设计长度，取1211.5D D =。
因为设计任务为中型风洞，λ在0.006左右。
在tan 2 4.8αλ=4~5︒︒，但从综合角度考虑，这个幅值小一些，宜采用6︒左右。
所以我们取32α=︒因为实验段为矩形截面，而我们设计的扩压段及后面的拐角1、2和回流段都为圆形的。
所以这里，我们需要采用一个过渡段，使矩形截面过渡为圆形。
通过1211.5D D =和32α=︒我们可以求得扩压段的长度14L m ≈，因为采用过渡段，其长度要能使其能够加工，也不能过长，所以选择为6米，扩压段有部分包含在过渡段中。
① 回流段：我们设计的在风扇系统后至第三拐角的回流段仍采用扩张管道，因而也为扩压段。
采用扩压段的原因为：一是为了继续把动能转变为压力能，减小气流损失，尤其是经过拐角和整流装置的损失；二是增加管道面积，以得到比较大的收缩比。
回流段的平均速度已经比较低了，因而损失不会大，为了缩短风洞的总长度采用较大的扩散角，8~9α=︒︒。
与扩压段相同，回流段中还需要设置一个过渡段让圆形截面再过渡到矩形截面，这里其长度取为8米。
② 拐角及导流片：气流经过拐角时很容易发生分离，出现很多旋窝，因而使流动不均匀或发生脉动。
因而在拐角处设置拐角导流片，防止分离和改善流动。
这里，为单回流风洞，在拐角处每排导流片数量一般为10~20个，但为了使导流效果明显，选择24个导流片增强效果。
导流片的弦长为C ，间距为1D 。
参考《低速风洞设计》表2-2各种导流片的性能，采用最佳间距比10.4D C =，其损失系数为0.11，并采用翼剖面型。
虽然翼剖面型加工困难，但强度好。
同时这种导流片有一定厚度，内部可以通过冷却液，大中型风洞拐角处一般都采用翼剖面型。
拐角处圆弧半径按0.1D τ=来计算，另外导流片的弦长取t D =10.4D C =，可以求得为24个导流片。
因为此次设计的为低速风洞，拐角1、2和拐角3、4的风速都比较小，虽然损失系数随导流片增多而增加，也不会太大。
所以不需要取拐角1、2的导流片布置的比拐角3、4的稀。
4.5其他部件设计a) 调压孔/调压缝a) 为了使实验段的静压等于风洞外的环境压力，常在实验段与扩压段之间开一个调压缝，或在扩压段进口处开一排调压孔。
这里我们采用调压缝，其宽度约为实验段直径的5%上下。
b) 并且，设计成可调节形式，风洞建成后通过实验调整再确定。
b) 风扇设计1. 在风洞管道中，风扇系统应位于流速比较高而且流动又比较均匀的部位。
2. 我们设计的为回路风洞，将风扇安装在第二拐角之后。
因为，此处直径不是很大，因而流速比较高。
同时，因为经过了第二个拐角导流片，所以气流也比较均匀。
还能满足有足够的长度来安装风扇整流系统。
3. 风扇管道长度因尾罩具有相当的长度而一般比较长，其长度一般为直径的2.5倍或者更长一些。
我们这里选择4. 2.510L D m =≈五．能量比能量比定义为：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。
注明：在求雷诺数时，采用公式Re vD vDρμν==，其中521.460710/m s ν-=⨯① 实验段损失：对实验段来说，损失系数就是当量损失系数。
因而有00LK D λ=，其中0D 为水力直径。
可以求得实验段的雷诺数7Re 1.8710vDρμ==⨯ 此时，雷诺数比较小，因而附面层比较厚，实验段可以认为是光滑管，摩擦损失系数λ仅与雷诺数有关，而与粗糙度无关。
通过公式求得：0.2370.00320.221Re 0.00738λ-=+= 所以，可以求得000.00738 6.55/2.730.0177LK D λ==⨯= ② 扩压段损失：气流经过扩压段的损失公式为：4平均120.6tan 128tan 2D K D λαα⎛⎫⎡⎤ ⎪⎛⎫⎢⎥=+- ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ ⎪⎝⎭由于损失系数K 的参考动压为扩压段入口的值，即为实验段动压，所以有4平均1020.6tan 128tan 2D K K D λαα⎛⎫⎡⎤ ⎪⎛⎫⎢⎥==+- ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ ⎪⎝⎭其中平均λ根据扩压段中间剖面上的雷诺数求得。
扩压段中间剖面的速度为：2211 2.7310064/3.4D v v m s D ⎛⎫⎛⎫==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭所以7Re 1.49510vDρμ==⨯ 0.2370.00320.221Re 0.0076λ-=+=进而求得4平均1020.6tan 10.039828tan 2D K K D λαα⎛⎫⎡⎤ ⎪⎛⎫⎢⎥==+-= ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ ⎪⎝⎭③ 回流段损失：回流段也有扩散角，实际上也是一个扩压段，所以其损失系数的计算公式为：242平均01001210.6tan 10.0234628tan 2F D F K K F D F λαα⎛⎫⎡⎤ ⎪⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥==+-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ ⎪⎝⎭④ 拐角损失：因为这里设计的风洞并非大型风洞，采用经验公式近似计算，公式为：()22.584.550.10lg Re F K F ⎛⎫⎛⎫ ⎪=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，其中F 为拐角时风洞截面积第一、 二拐角速度为 22112 2.7310044.4/4.1D v v m s D ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭所以 6Re 1.75410vDρμ==⨯ ()2002.584.550.100.02759lg Re F K F ⎛⎫⎛⎫ ⎪=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭第三、 四拐角速度为 22112 4.144.414.4/7.2D v v m s D ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭所以 6Re 0.10010vDρμ==⨯ ()22.584.550.100.0035lg Re F K F ⎛⎫⎛⎫ ⎪=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⑤ 蜂窝器损失：因为我们选用的蜂窝器长径比为6L M =，所以对应的方形蜂窝格子的损失系数0.22K =。