第四章----风洞介绍

第四章风洞,本章基本内容,4.1、风洞是什么4.2、风洞是如何工作的,4.1风洞是什么,4.1风洞是什么,真实情形：飞机是在天上飞的，设计一架飞机，需要对其进行实验而得出空气动力。困难：对自由在天上飞的飞机进行实验是很困难的。问题：如何对飞机进行有效的实验，测量出其空气动力？,4.1风洞是什么,解决办法：相对运动原理。飞机在天上飞等效于风吹飞机。所以人们想起在管道里面给飞机吹风，因为飞机是静止的，所以测量其空气动力非常方便。用来实验的吹风管道：风洞。,4.1风洞是什么,风洞的作用测空气动力,风洞测力实验,4.1风洞是什么,风洞的作用测空气动力,风洞测力实验,4.1风洞是什么,风洞的作用流动显示,风洞流动显示,4.1风洞是什么,风洞的作用流动显示,风洞流动显示,4.1风洞是什么,中国的风洞中国最大的风洞群在绵阳空气动力研究与发展中心。低速风洞，高速风洞和超音速风洞。,4.1风洞是什么,低速风洞风速低，实验段气流速度在130米秒(0.4Ma）以下。试验段面积大，可达8m6m。,4.1风洞是什么,低速风洞,4.1风洞是什么,高速风洞风速较大，0.3Ma-1.2Ma。试验段面积较小，1.6m1.5m。,4.1风洞是什么,高速风洞,4.1风洞是什么,超音速风洞风速很大，Ma1.2。试验段面积很小，0.6m0.5m。,4.1风洞是什么,超音速风洞,4.2风洞是如何工作的,问题：对于一架飞机如何通过风洞试验获得其空气动力数据？,4.2风洞是如何工作的,真实情形：真实飞行的飞机是很大的。困难：风洞试验段和飞机相比小很多，特别是高速风洞；进行全机飞行试验费钱、费时。问题：那么如何在风洞中对飞机进行空气动力实验？,4.2风洞是如何工作的,在一战后，人们在进行全机飞行试验时发现：用小模型在风洞中得到的空气动力数据来计算飞机的飞机性能会引起很大的错误。后来，科学家发现：用飞行器模型在风洞中测得数据要用于真实的飞机设计必须满足：空气动力学相似律。,4.2风洞是如何工作的,空气动力学相似律:从模型向实物转换的理论。飞行器和其实验模型空气动力数据要一致的话，需要满足空气动力学相似。空气动力学相似包括：几何相似、运动相似及动力相似。,4.2风洞是如何工作的,几何相似模型的形状做的与真实的飞行器一模一样，只是按照一定的比例缩小。,4.2风洞是如何工作的,运动相似风洞中，气流与模型的方位与真实飞行时一样。,4.2风洞是如何工作的,动力相似作用于模型上的力及力矩与真实飞行中飞机受到的力和力矩，它们的大小成比例，但方位相同。,4.2风洞是如何工作的,问题:歼十在2km以600m/s速度平飞，实验模型为1：10，在风洞中如何设置实验气流参数来获得此时飞行的空气动力数据？解决这个问题前，先得学习两个重要的空气动力学无量纲（无单位）参数:马赫数和雷诺数。,4.2风洞是如何工作的,马赫数是表示物体压缩性的一个参数，马赫数小于0.3认为流动是不可压的。,马赫数,4.2风洞是如何工作的,物理意义：表示流体惯性力与粘性力之比。,雷诺数,基于马赫数可以把流动分为：亚音速、跨音速及超音速,亚音速,跨音速,超音速,4.2风洞是如何工作的,4.2风洞是如何工作的,一般情况下，空气动力学气动参数都可以根据Re和Ma及迎角确定。进行实验时，只要这两个参数相同，就认为流动是一样的。即空气动力参数：升力系数和阻力系数是一样的意味着这两个参数相同时，就可以说是空气动力学相似。,4.2风洞是如何工作的,问题:歼十在2km以600m/s速度平飞，实验模型为1：10，在风洞中如何设置实验气流参数来获得此时飞行的空气动力数据？,计算出模型的