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湍流度低速低湍流度风洞

2022/07/1693 作者:佚名
导读:风洞是进行空气动力学实验的一项基本设备,迄今为止的大部分气动力实验都是在风洞中完成的。而且,许多空气动力学方面的重要的理论,如俄国科学家儒科夫斯基的空气螺旋桨理论,德国科学家普朗特的附面层理论,都是在风洞实验中经过大量实验后才总结提出的。 世界风洞的发展是从低速风洞开始的。世界上公认的第一个风洞是英国人温罕姆(F.Wenham)于1871年建造的低速风洞。但真正的风洞是在二十世纪初飞机问世以后。世

风洞是进行空气动力学实验的一项基本设备,迄今为止的大部分气动力实验都是在风洞中完成的。而且,许多空气动力学方面的重要的理论,如俄国科学家儒科夫斯基的空气螺旋桨理论,德国科学家普朗特的附面层理论,都是在风洞实验中经过大量实验后才总结提出的。

世界风洞的发展是从低速风洞开始的。世界上公认的第一个风洞是英国人温罕姆(F.Wenham)于1871年建造的低速风洞。但真正的风洞是在二十世纪初飞机问世以后。世界上己建成具有规模的常规实验风洞和各种特种实验风洞三百余座。与此同时,风洞实验技术也得到了迅速发展,特别是70年代以来高机动性战斗机的发展、经济舒适的先进民用飞机的发展以及工业空气动力学的发展都对风洞实验设备和实验技术提出了新的、更高的要求。此外,随着电子计算机的迅速发展和各种高精度微型传感器的出现,激光、红外、超导、液晶和微电子等测试技术的问世,使风洞的测量精度越来越高,实验范围不断扩大,风洞效率大大提高。

实验段气流的脉动相对量(即湍流度或紊流度)很低的风洞称低湍流风洞,这是揣流机理性实验研究的重要设备之一。这种型式风洞可以是二元的或三元的。它的特点之一是实验段流场湍流度很低,接近于无风时大气的湍流度。即进行均匀各向同性揣流、剪切湍流、层流转抉等机理性风洞实验研究时,需要气流的背景湍流度很低,气流稳定均匀,以消除因气流湍流度对转扳雷诺数的影响,保证实验结果的准确性和可靠性。它为专门研究受到湍流度影响较大的那些流动规律,例如物体表面的附面层变化情况等,提供了强有力的试验平台。

为了使气动试验的雷诺数和马赫数尽可能接近需要,一些航空发达国家早在本世纪20至30年代就建成了变密度风洞和全尺寸风洞,但在湍流度不同的风洞中大量对比性试验使人们认识到。随着湍流度减小,圆球转捩的临界雷诺数明显增加,平板转捩的临界雷诺数也明显增加;更为人们所重视的是,由于风洞湍流度不同,使翼型、圆球的气动特性有很大变化,特别是型阻系数有2至4倍的差别。这些重要的气动现象和航空发展的实践使人们越来越认识到,要发展新的机种、发展低阻翼型,要研究边界层、层流化、湍流控制,要深入研究湍流模型理论及验证新的气动概念,必须有极低湍流度的、宽范围变湍流度的风洞。正是在这些科研的推动下,自30年代末国内外又建成了一大批性能极佳的、研究方向各异的低湍流度风洞。国外比较著名的有美国国家航空航天局兰利研究中心(NASA-Langley)的低湍流度压力风洞、乔治亚理工学院的低湍流度风洞和德国哥廷根航天研究院的DLR低湍流度风洞;国内有西北工业大学的低湍流度风洞和南京航空航天大学的NH-3低湍流度风洞。它们的湍流度最低可以达到0.02%,甚至更低。

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