風洞是人工產生和控制氣流,以模擬飛行棋或物體周圍氣體的流動,並可量度氣流對物體的作用以及觀察物理現象的一種管道狀實驗設備,它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具。
風洞可以產生各種速度的氣流、並可測量流速和實驗物體受力情況。有開放式風洞(一端為氣流入口、另一端為氣流出口,中間為實驗段);有封閉式風洞(環形,氣流循環使用,中間為實驗段)。按氣流速度分,又分為超音速風洞、亞音速風洞(或稱高度風洞、低速風洞)。利用氣體介質產生工況的稱風洞,利用水介質產生工況的稱水洞。水洞主要用於潛艇、船舶、艦船用的螺旋槳的實驗。凡在空氣中飛的、路上跑的、水上水中行的產品,在設計研制中都要進行風洞(或水洞)實驗。最主要的是優化外形設計,使其在保證功能的前提下阻力最小。其次是考驗產品前段、彈性設計。
上海交大直流(開放式)風洞(效果圖)- 普朗特(天津)工程技術有限公司設計
實驗水洞實物圖 - 普朗特(天津)工程技術有限公司設計安裝
風洞實驗室飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發展中起著重要作用,隨著工業空氣動力學的發展,在交通運輸、房屋建築、風能利用和環境保護等部門中也得到越來越廣泛地應用。
用風洞做實驗的依據是運動的相對性原理。實驗時,常將模型或實物固定在風洞內,使氣體流過模型。這種方法,流動條件容易控制,可重複地、經濟地取得實驗數據。為使實驗結果准確,實驗時的流動必須與實際流動狀態相似,即必須滿足相似律的要求。但由於風洞尺寸和動力的限制,在一個風洞中同時模擬所有的相似參數是很困難的,通常是按所要研究的課題,選擇一些=影響最大的參數進行模擬。此外,風洞實驗段的流場品質,如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風洞軸線的大小、沿風洞軸線方向的壓力梯度、截面溫度分布的均勻度、氣流的湍流度和噪聲等級等必須符合一定的標准,並定期進行檢查測定。
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風洞是飛行器研制中必不可少的設備,風洞的規模和完善往往反映航空航天科學技術的發展水平。風洞主要應用於航空航天領域,比如飛行器、航天器、航空發動機、各種導彈、返回式衛星及載人飛船、降落傘等,另外還有用於汽車設計的汽車風洞。實驗1:1的風洞,多為低俗風洞實驗。一般多為縮比模型實驗。要將實驗設計無量綱或,試驗後將縮比模型實驗結果還原到被試實物的情況。
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