关于风洞工作原理。？

关于风洞工作原理。？

流体力学和昆虫化学生态学方面两个相同的名词。它们都叫做“风洞实验”。

可以指飞行器（包括飞机）的流体力学设计实验；而昆虫上则是在一个有流通空气的矩形空间中，观察活体虫子对气味物质的行为反应。
分类和原理

空气动力学实 验分实物实验和模型实验两大类 。实物实验如飞机飞行实验和导弹实弹发射实验等，不会发生模型和环境等模拟失真问题，一直是鉴定飞行器气动性能和校准其他实验结果的最终手段，这类实验的费用昂贵，条件也难控制，而且不可能在产品研制的初始阶段进行，故空气动力学实验一般多指模型实验。空气动力学实验按空气（或其他气体）与模型（或实物）产生相对运动的方式不同可分为3类：①空气运动，模型不动，如风洞实验 。②空气静止，物体或模型运动，如飞行实验、模型自由飞实验（有动力或无动力飞行器模型在空气中飞行而进行实验）、火箭橇实验（用火箭推进的在轨道上高速行驶的滑车携带模型进行实验）、旋臂实验（旋臂机携带模型旋转而进行实验）等。③空气和模型都运动，如风洞自由飞实验（相对风洞气流投射模型而进行实验）、尾旋实验（在尾旋风洞上升气流中投入模型，并使其进入尾旋状态而进行实验）等。进行模型实验时，应保证模型流场与真实流场之间的相似，即除保证模型与实物几何相似以外，还应使两个流场有关的相似准数，如雷诺数、马赫数、普朗特数等对应相等（见流体力学相似准数）。实际上，在一般模型实验（如风洞实验）条件下，很难保证这些相似准数全部相等，只能根据具体情况使主要相似准数相等或达到自准范围。例如涉及粘性或阻力的实验应使雷诺数相等；对于可压缩流动的实验，必须保证马赫数相等，等等。应该满足而未能满足相似准数相等而导致的实验误差，有时也可通过数据修正予以消除，如雷诺数修正。洞壁和模型支架对流场的干扰也应修正。空气动力学实验主要测量气流参数，观测流动现象和状态，测定作用在模型上的气动力等。实验结果一般都整理成无量纲的相似准数，以便从模型推广到实物。
风洞和风洞实验 风洞是进行空气动力学实验的一种主要设备，几乎绝大多数的空气动力学实验都在各种类型的风洞中进行。风洞的原理是使用动力装置在一个专门设计的管道内驱动一股可控气流，使其流过安置在实验段的静止模型，模拟实物在静止空气中的运动。测量作用在模型上的空气动力，观测模型表面及周围的流动现象。根据相似理论将实验结果整理成可用于实物的相似准数。实验段是风洞的中心部件，实验段流场应模拟真实流场，其气流品质如均匀度、稳定度（指参数随时间变化的情况）、湍流度等，应达到一定指标。风洞主要按实验段速度范围分类，速度范围不同，其工作原理、型式、结构及典型尺寸也各异。低速风洞：实验段速度范围为0～100 米／秒或马赫数Ma＝0～0.3左右 ；亚声速风洞：Ma＝0.3～0.8左右；跨声速风洞：Ma＝0.8 ～1.4（或1.2）左右；超声速风洞：Ma＝1.5～5.0左右；高超声速风洞Ma＝5.0～10（或12)；高焓高超声速风洞Ma＞10（或12）。风洞实验的主要优点是：①实验条件（包括气流状态和模型状态两方面）易于控制。②流动参数可各自独立变化。③模型静止，测量方便而且容易准确。④一般不受大气环境变化的影响 。⑤ 与其他空气动力学实验手段相比，价廉、可靠等。缺点是难以满足全部相似准数相等，存在洞壁和模型支架干扰等，但可通过数据修正方法部分或大部克服。
风洞实验的主要项目有测力实验、测压实验、传热实验、动态模型实验和流态观测实验等。测力和测压实验是测定作用于模型或模型部件（如飞行器模型中的一个机翼等）的气动力及表

就是人造气流，吹，模拟飞行器在空中飞行各种姿态和速度对其的影响，用来设计气动外形必不可少的设备

风洞

　　风洞就是用来产生人造气流(人造风)的管道。在这种管道中能造成一段气流均匀流动的区域，汽车风洞试验就在这段风洞中进行。汽车风洞中用来产生强大气流的风扇是很大的，比如奔驰公司的汽车风洞，其风扇直径就达8.5m，驱动风扇的电动功率高达4000kW，风洞内用来进行实车试验段的空气流速达270km／h。建造一个这样规模的汽车风洞往往需要耗资数亿美元，甚至10多亿，而且每做一次汽车风洞试验的费用也是相当大的。

　　汽车风洞有模型风洞、实车风洞和气候风洞等，模型风洞较实车风洞小很多，其投资及使用成本也相对小些。在模型风洞中只能对缩小比例的模型进行试验，其试验精度也相对低些。实车风洞则很大，建设费用及使用费用极高。目前世界上的实车风洞还不多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。气候风洞主要是模拟气候环境，用来测定汽车的一般性能(如空洞性能等)的风洞。国外的汽车公司在进行汽车开发时，其车身大都是先制成l：1的汽车泥模，然后在风洞中做试验，根据试验情况对车身各部分进行细节修改，使风阻系数达到设计要求，再用三维坐标测量仪测量车身外形，绘制车身图纸，进行车身冲压模具的设计、生产等技术工作。

风洞是用来量测气流对正在比赛中的赛车所造成的影响，通常风洞都会有不同的风速，然後经由精密的电子仪器量测出对车子的影响 风洞大体上讲是用来得到测试试验结果和空气动力的最佳化.它们可以非常接近地模拟在户外气流和流动速度的真实性.这样做可以很好地避免(气流)不均匀的现象,因为任何一点气流上的轻微差别都可能影响这个测试项目,最后会给空气动力学家提供错误的数据,使他们做出错误的决定. 第一种是开放式巡回风洞,空气从开口进入.最好的建造此风洞的方法是一个吹风机的造型.风扇在风洞的开口处,然后往里吹风.吹进空气漩涡是一个可能发生的问题,一般来讲,吹风机风洞比suckdown风洞要缺乏敏锐度.出口处从一台离心式鼓风机吹出的风流很不稳定而且紊乱,但是没有了直接吹入流动的低频率摇摆.这种风洞不会在以后将不被看好,因为它们不是F1进步中的首选. 最令人们感兴趣的是闭合式巡回风洞.也叫"跑马场"或"关闭的回环",它们由轴向风扇提供动力.从原理上讲,比开放式巡回风洞要有更多的统一流动.它们经常被选为大的风洞(也对F1),但注意的是在入口到收缩处维持良好的风流.在出口处的风流来自第四拐角(从测试区开始数)清楚地表明在这里没有比离心式鼓风机要好多少,尽管拐角处的翼片是用来减少气体紊乱(它们可被看作只有在一个方向又多面墙的蜂房). 空气动力学家告诉我们,F1的风洞是一种低速闭合式巡回风洞.这说明我们在谈及风速接近10到100米每秒,在风洞中同样的空气会被再流通.气流是回转的,代表性的为4个90度的拐角,每个拐角中的翼片一个挨着一个,它们可以防止气流的紊乱. 风洞里总有一个小翼片,叫做"呼吸器",这些地方的拐角使得内部气流在运行中热量升高的时候不会增加.呼吸器最好被放置在回路通道中内部气压接近于大气压的地方,一般围绕在测试区直径的下游尾部.这些修正了的空气通过呼吸器对扩散器的运行没有好处,但是在呼吸器以外的地方由释放的烟雾可以容易地查出这些修正了的气流 尽管一些老的风洞有"自有射流"测试项(在观察室里隧道的一部分),只有地板,没有墙或屋顶(来自Gustav Eiffel).这不能被推荐来做高精度的实验. 像刚才说的,多数闭合式巡回风洞被轴向风扇所驱动,风扇产生一个静态压力的上升(在轴向速度或动力压力中没有可评估的变化).为风洞设计轴向风扇是一个很复杂的任务,这就是为什么F1总有一个特别设计的风扇来最大化试验项目而且降低成本. 因为冲击波可能会以高度的扇叶速(在风扇扇叶上轴向速度)扰乱来自风扇的常规气流,风扇被改进成保持扇叶速尽可能的低,至多2或3倍于开始的轴向速度.这引起扇叶的排列来类比一台轴向流动的压缩机,在压缩机转子前面有一个定子排.返回到一致的,非旋涡气流是必需的,中心控制室的直径被限制得很小,很少超过风扇的50%.像临近扇片间距的结果规则地围绕在周围,从底部到顶部的变化都很大. F1风洞的风扇一般放置在第二个拐角的下游,在这里交叉组合的面积是测试区的两倍以上.这样就不需解释那么大一个风扇却可以制造出如此小的风速来产生相同的气流.因此就需要更少的rpm,震动,噪音和动力浪费. 因为高精度试验的要求(除了极高精的最优化测试),F1风洞有特殊的配置来提高测试能力: 滚动皮带:风洞测试区的地板用来模拟赛道.这样做使赛道在车底下以相同于实际速度和周围流动的空气.这可能被看作是无用的做法,但是事实远不是如此.测试还要完全模仿轮胎真实的运转.轮胎旋转速度达可到300KM/h,这就产生了很多震荡.在静态地板上测量静止车轮旁边气流和旋转的轮子是完全不同的. 运行高度模仿:当测试一辆F1赛车时,赛车被一根碳棒固定在它应有的位置.在现在大多数的风洞中,这些碳棒含有水压系统,是工程师可以调整乘驾高度精确到1毫米.而且可以测量悬架产生的阻力.

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