风洞实验报告

1 / 12风洞实验报告飞行器设计与工程专业综合实验SHFD 低速风洞全机模型气动力和力矩测量试验报告院 系： 专 业：飞行器设计与工程 班 级： 学 号： 姓 名：风洞试验任务书完成日期： 2016 年 9 月 20 日实验小组：第二组组长：小组成员：姓名： 班级： 2 学号： 指导教师：摘要本次试验采用 SHFD 低速闭口回流风洞对 DBM-01 标准模型在不同迎角及侧滑角下受升力，阻力，侧力，俯仰力矩，滚转力矩，偏航力矩变化情况进行了测量，对 SHFD低速风洞进行了详细的介绍，包括风洞的动力系统、控制和数据采集系统等。最后根据模型所受各力随迎角变化情况应用 tecplot 软件绘制出 Cy-，Cy-Cx，Mz-Cy，Cz-，Mx-，My- 曲线。 。关键词 DBM-01 标模 测力实验 SHED 风洞 tecplot2 / 12目录第一章 实验名称与要求 .1实验名称.1 实验要求.1 第二章 实验设备.1风洞主要几何参数.1 流场主要技术指标.2 控制与数据采集系统.3 / 12.2 风洞动力系统.2 DBM-01 标准模型.2 第三章 风洞实验原理.4相对性原理和相似准则.4 主要测量过程.4 第四章 实验方法及步骤.6了解风洞组成及开车程序.6 制定试验计划.4 / 12.6 模型及天平准备.6 实验步骤. 8 第五章 实验数据处理与分析.9干扰修正计算.9 实验结果分析.11 结论.21 参考文献.5 / 12.22第一章 实验名称与要求实验名称全机模型气动力和力矩测量实验要求通过低速风洞常规测力试验，深化对空气动力学理论的理解，初步掌握空气动力低速风洞试验技术：常规测力实验设备的使用，了解使用工业控制机对风洞风速和模型姿态角控制和信号采集及处理的基本方法。了解风洞试验数据的修正和处理方法，熟悉低速风洞标模的气动力特性规律和分析方法，初步掌握实验数据曲线的绘制软件的应用，为飞行器设计和空气动力学深入研究奠定。桥梁风工程之风洞试验技术主要内容简介第一章 风洞试验的理论基础相似性概述? 理论流体力学物理实验数值模拟；桥梁、建筑结构在结构设计方面，只要求结构在风荷载作用下具有足够的强度、刚度和稳定性即可，即确保桥梁结构、建筑结构的安全性、舒适性和耐久性即可；，主要关注绕尖角的流动和分离流动，因此，称为“钝体空气动力学” 。个别建筑、桥梁已开展了实际结构的实测。6 / 12Research methods of Wind Engineering of Bluff Body? 1932 年，Flachsbart O.“建筑物气动特性的模拟应当在具有与自然风相似的风洞气流中进行” 。 ? 几何缩尺经济性和方便性由于缩尺几何引出了物理相似的一系列问题，相似性准则是风洞试验的理论基础。应该说明的是，由于模型的几何缩尺，导致部分物理现象不能准确反映，如雷诺数效应。因此，在实际设计模型试验时，需要进行一系列权衡，确保主要问题能模拟即可。模型相似性在分析一切物理问题，特别是需要通过实验进行研究的问题时，通常需要确定一组无量纲的控制参数。该组无量纲参数通常是根据描述所研究物理系统的偏微分方程得到的，用一个具有对应量纲的参考值遍除所有关键变量，使之无量纲化，于是得到大量的无量纲组合参数，它们就是控制系统的物理特性的因子。如果这些控制参数组从一种情况到另一种情况保持不变，则自然保证了相似性。具体风洞试验相似性无量纲参数推导见下。假设一个物体浸在流动的流体中，在物体上某处形成的作用力 F 只是下列六个参数的函数：即密度?、流速7 / 12V、某个特征尺寸 D、某个频率 n、流体粘性系数?和重力加速度g。即?F?VDn?gd式中：?,?,?,?,?,?为待定指数。将上式各参数采用三个基本量纲来表示，便得到如下量纲形式的恒等式：MLd?M?L?1?M?3?L?2T?L?T?T?LT?令对应的指数相等，由上式可得到下列三个独立的方程M:1?L?2?T?L:1?3? T:?2?2?可将?,?,?由另外三个参数来表示，即?1?2?2? ?2?即8 / 12F?1?V2?2?D2?n?g?Dn?F?D2V2?V?dd将上式按“指数”合并，即?即?DV?Dg?V2?Dg?2?V?F?D2V2?Dn?V?d?9 / 12?DV?需要说明的是，上式左边对应于我们熟悉的三分力系数的表达式。上式右边的三个量则Dn为我们所熟悉的三个无量纲参数：V讨论：Dg、 、2?DVV?。?Dn?Dn? ?V?P?V?m1） 斯脱罗哈数：St?2） 折算频率：edDns； VDnm；3） 折算速度：Vred?V；4） 莫宁坐标：f?度） 。10 / 12Zn?P?m雷诺数 Re?VDVD?，对于风洞试验，该条一般很难满足。对于钝体断面，雷诺数?的影响究竟如何，有待于进一步研究；?Dg?Dg?2?2? ?V?P?V?mV2弗劳德数 Fr? Dg相似准则：在模型试验中，只要保证这三个无量纲参数对模型和实际结构是相等的，即可真实反应结构的实际规律。这也是桥梁、结构工程风洞试验的理论基础。注：几何相似应包括几何外型相似和振动模态、振幅的相似。这对于结构风洞试验的结果应用与推广具有十分重要的意义。第二章 风洞介绍第三章 桥梁风洞试验方法桥梁结构风洞试验的目的及意义11 / 12? 哪些桥梁需要进行风洞试验？ ? 大跨度桥梁为什么要进行风洞试验？ ? 通过风洞试验可以得到哪些有意义的结论？“桥梁节段模型风洞试验”简介一 概述桥梁结构一般为柔长结构，在一个方向上有较大的尺度，而在其他两个方向则相对尺度较小。风对桥梁结构的作用近似得满足片条理论，可通过节段模型试验来研究桥梁结构的风致振动响应。通过桥梁节段模型试验，可以测得桥梁断面的三分力系数、气动导数，为桥梁结构的抗风分析提供参数；同时通过节段模型试验对桥梁结构进行二自由度的颤振临界风速试验实测和涡激振动响应。在大跨度桥梁结构初步设计阶段一般都要通过节段模型试验来进行气动选型；对于一般大跨度桥梁结构也要通过节段模型试验来检验其气动性能，因此桥梁结构节段模型试验是十分重要的桥梁结构模型试验，也是应用最为广泛的风洞试验。节段模型试验根据其测试响应的不同可以分为测力试验和测振试验；根据节段模型试验悬挂方式的不同可以分为刚性悬挂节段模型试验、强迫振动试验和弹性悬挂节段模型试验。测定桥梁结构的非定常气动力特性以及在非定常气动力作用下12 / 12的稳定性和振动响应。测定桥梁结构主梁断面在非定常气动力作用下的表面压力分布状态，分析不