風洞實驗方法(風洞實驗是如何進行的)
1.風洞實驗是如何進行的
風洞是進行空氣動力學實驗的一種主要設備，幾乎絕大多數(shù)的空氣動力學實驗都在各種類型的風洞中進行。風洞的原理是使用動力裝置在一個專門設計的管道內驅動一股可控氣流，使其流過安置在實驗段的靜止模型，模擬實物在靜止空氣中的運動。測量作用在模型上的空氣動力，觀測模型表面及周圍的流動現(xiàn)象。根據(jù)相似理論將實驗結果整理成可用于實物的相似準數(shù)。實驗段是風洞的中心部件，實驗段流場應模擬真實流場，其氣流品質如均勻度、穩(wěn)定度（指參數(shù)隨時間變化的情況）、湍流度等，應達到一定指標。風洞主要按實驗段速度范圍分類，速度范圍不同，其工作原理、型式、結構及典型尺寸也各異。低速風洞：實驗段速度范圍為0~100 米/秒或馬赫數(shù)Ma=0~0.3左右 ；亞聲速風洞：Ma=0.3~0.8左右；跨聲速風洞：Ma=0.8 ~1.4（或1.2）左右；超聲速風洞：Ma=1.5~5.0左右；高超聲速風洞Ma=5.0~10（或12）；高焓高超聲速風洞Ma>10（或12）。風洞實驗的主要優(yōu)點是：①實驗條件（包括氣流狀態(tài)和模型狀態(tài)兩方面）易于控制。②流動參數(shù)可各自獨立變化。③模型靜止，測量方便而且容易準確。④一般不受大氣環(huán)境變化的影響 。⑤ 與其他空氣動力學實驗手段相比，價廉、可靠等。缺點是難以滿足全部相似準數(shù)相等，存在洞壁和模型支架干擾等，但可通過數(shù)據(jù)修正方法部分或大部克服。
風洞實驗的主要項目有測力實驗、測壓實驗、傳熱實驗、動態(tài)模型實驗和流態(tài)觀測實驗等。測力和測壓實驗是測定作用于模型或模型部件（如飛行器模型中的一個機翼等）的氣動力及表面壓強分布，多用于為飛行器設計提供氣動特性數(shù)據(jù)。傳熱實驗主要用于研究超聲速或高超聲速飛行器上的氣動加熱現(xiàn)象。動態(tài)模型實驗包括顫振、抖振和動穩(wěn)定性實驗等 ，要求模型除滿足幾何相似外還能模擬實物的結構剛度、質量分布和變形。流態(tài)觀測實驗廣泛用于研究流動的基本現(xiàn)象和機理。計算機在風洞實驗中的應用極大地提高了實驗的自動化、高效率和高精度的水平。
2.對大型客機進行風洞實驗,使用了什么方法
使用了高雷諾數(shù)試驗、空氣動力試驗、氣動彈性風洞試驗等一系列用于數(shù)據(jù)修正的方法，建立起一套從“風洞數(shù)據(jù)”到“真實數(shù)據(jù)”的修正模型，保證試驗數(shù)據(jù)的有效性。
高雷諾數(shù)風洞是用增加氣流總壓，降低氣流總溫或采用重氣體或增大模型尺寸等方法，使試驗雷諾數(shù)接近于飛機實際飛行雷諾數(shù)的風洞。 氣動彈性試驗的中心內容是飛機顫振特性研究，因此這里重點介紹顫振飛行試驗。
擴展資料風洞實驗的理論依據(jù)是運動相對性原理和流動相似性原理。根據(jù)相對性原理，飛機在靜止空氣中飛行所受到的空氣動力，與飛機靜止不動、空氣以同樣的速度反方向吹來，兩者的作用是一樣的。
但飛機迎風面積比較大，如機翼翼展小的幾米、十幾米，大的幾十米（波音747是60米），使迎風面積如此大的氣流以相當于飛行的速度吹過來，其動力消耗將是驚人的。 根據(jù)相似性原理，可以將飛機做成幾何相似的小尺度模型，只要保持某些相似參數(shù)一致，試驗的氣流速度在一定范圍內也可以低于飛行速度，并可以根據(jù)試驗結果推算出真實飛行時作用于飛機的空氣動力。
參考資料來源：百度百科-風洞實驗。
3.風洞實驗的要求
風洞實驗的理論依據(jù)是流動相似原理。由于風洞尺寸、結構、材料、模型、實驗氣體等方面的限制，風洞實驗要作到與真實條件完全相似是不可能的。通常的風洞實驗，只是一種部分相似的模擬實驗。因此，在實驗前應根據(jù)實際內容確定模擬參數(shù)和實驗方案，并選用合適的風洞和模型。模型的設計和制造是風洞實驗的一個關鍵。模型應滿足如下要求：形狀同實物幾何相似或符合所研究問題的需要（如內部流動的模擬等）；大小能保證在模型周圍獲得所需的氣流條件；表面狀態(tài)（如光潔或粗糙程度、溫度、人工邊界層過渡措施等）與所研究的問題相適應；有足夠的強度和剛度，支撐模型的方式對實驗結果的影響可忽略或可作修正；能滿足使用測試儀器的要求；便于組裝和拆卸。此外，某些實驗還對剛度、質量分布有特殊要求。模型的材料在低速風洞中一般是高強度木材或增強塑料，在高速和高超聲速風洞中常用碳鋼、合金鋼或高強度鋁合金。有些實驗根據(jù)需要還采用其他材料。模型通常都是縮尺的，也有全尺寸的，有時還可以按一定要求局部放大。對于幾何對稱的實物，還可以利用其對稱性做成模擬半個實物的模型。
對風洞實驗結果通常須進行處理和分析。其主要內容是：將測量值換算成所需的空氣動力學特性數(shù)據(jù)；分析綜合各個實驗環(huán)節(jié)可能引入的誤差；對實驗結果作出物理解釋和數(shù)學說明；根據(jù)模型流動和實物流動的差別，修正實驗結果。模型流動和實物流動的差別主要有：由風洞和模型造成的模擬失真，如雷諾數(shù)的差別、進氣和噴流的模擬失真等；其次是風洞洞壁和模型支架的干擾影響；還有風洞流場的非均勻性、湍流度和噪聲影響等。其中有些可以通過計算或者實驗進行修正，更重要的是要注意積累使用風洞實驗結果的經驗。
