发布时间 : 星期二 文章风洞设计更新完毕开始阅读a755e02dad02de80d4d84099
上述内容确定后，绘出风洞气动轮廓图，并进行风洞各部段的损失和风洞运行功率的估算。
试验段：
1、试验段口径 试验雷诺数的要求
这里的试验雷诺数是指基于飞机模型机翼平均几何弦长计算的雷诺数。当代先进风洞，多以
0.1A（A为试验段截面积）来表示该弦长。
2、防止过大的洞壁干扰。 做试验时需要考虑的。 3、试验段截面形状：
扁矩形截面，截面宽大于高，有利于大展弦比飞机模型试验。 高矩形截面，截面高大于宽，有利于二元模型试验。 应该是扁矩形截面。 4、试验段的长度 闭口试验段的长度：
试验段的长度L，通常是根据试验要求而定。标准的常规低速风洞，其闭口试验段的长度可取为L=2.5D0 。D0 为试验段入口截面的水力直径，即：
D0?4?试验段截面积试验段截面周长
开口试验段的长度
开口风洞试验段的损失，要比闭口时严重的多，有时开口试验段的损失可达到风洞总损失的一半左右；另一方面，顺开口试验段自由射流方向各截面的均匀区范围将随射流的长度的增加而减小。因此，为了保证试验模型区气流的流场指标，节省风洞的运行功率，开口试验段的长度通常取L≤1.5D0 ，而一般的设计长度范围为L=（1.0~1.5）D0 。
闭口试验段的边界层影响 沿闭口试验段顺气流方向，壁面的边界层厚度是逐渐增加的。这就使得闭口试验段顺气流方向的位流截面逐渐减小，从而使闭口试验段沿轴向产生一个负的静压梯度，这就使得试验模型受到了一个在大气飞行时所没有的附加阻力。因此，在试验段设计时应该注意消除或减少轴向静压梯度。为此，可根据边界层理论预测出沿壁面边界层的发展。为此可以根据边界层理论预测出沿壁面边界层的发展，由于在不同风速下，位移厚度的增加率不是一个，这就要求洞壁的扩散角应随风速变化。这在工程设计上显然会使其结构变得比较复杂，而且也很不方便，因此通常采用固定扩散角，即以风洞常用风速范围定出一个综合的扩散角。根据国内外风洞的运转实践，可将试验段上下壁各扩散约0.5°。对于方形或矩形截面这样的试验段，还可以通过沿轴向逐渐截面的切角来达到这个目的，这样可保持试验段的上下壁和左右壁都是平行的。
根据开口回流风洞产生振动的机理，可以采取相应的减震措施。低速开口风洞的设计和使用经验表明，尽管减振措施各种各样，但归纳起来，最基本的减振措施是采用扰流片、减振孔和减振环。3-8图。
稳定段
1、稳定段直径和收缩比、
稳定段直径直径关系到风洞的收缩比C。常规低速风洞的收缩比C，是指稳定段截面积与试验段截面之比。
气流在通过收缩后，其速度大幅度增加，湍流度则明显下降。理论早已表明，在低速不可压
?2缩流中，收缩后气流的湍流度?2与收缩前的湍流度?1之比
?1与收缩比的平方成反比。但
实际上，实测到的湍流度的降低，远不如上述理论所预示的值，而是与按收缩比缩减的关系非常一致。
国外经过大量统计之后认为，收缩比C对团流动纵向分量的减少为向分量的减少为
?m2?1；而对横?m1C?v2?v1?1C。
常规低速风洞收缩比对风洞运转功率也有较大的影响，因为随收缩比C的增大，气流在稳
定段的流速将明显降低，使得气流在通过稳定段内各整流装置（蜂窝器、阻尼网）以及冷却器时的压降也相应降低。
由于收缩段设计的前提是来流均匀，否则，设计的再好的收缩段其出口即试验段入口的气流也将是不均匀的。当气流通过直流式风洞的进气口装置或回流式风洞的扩散段、拐角及风扇系统后，不仅速度和方向都是不均匀的，其气流的湍流度也是比较高的，甚至气流中还可能存在大尺度的旋窝。因此气流在进入收缩段前，必须经过一个有蜂窝器、阻尼网和静流段等整流装置的稳定段，使气流变得均匀，湍流度大大降低，以保证收缩段入口及试验段的气流品质。
从国内外常规低速风洞的设计及使用经验来看，收缩比通常设计为C=7~10，并在稳定段内设置必要的整流装置，就可以保证试验段的气流品质达到国军标的要求。 静流段：
在阻尼网后设计静流段是必要的，以便使气流充分均匀和稳定，使气流的湍流度进一步充分衰减。在稳定段中，静流段的长度通常设计为稳定段直径的0.5倍。
常规低速风洞收缩比和稳定段内整流装置的组合设计，主要是达到下面的目的： 1.保证风洞试验的气流品质 2.风洞的运转功率相对较低。 3.风洞的容积相对较少。 4.风洞的造价相对较低。
收缩段：
收缩段的作用是均匀加速气流，使其达到试验段所需要的流速。在设计收缩段时，主要应考虑以下几点：
1、气流在沿收缩段加速时，洞壁上不出现分离。 2、收缩段出口截面的气流均匀，平行和稳定。 3、收缩段不宜过长。
许多风洞的实际运行表明，只要收缩段壁面收缩不太剧烈，气流在收缩段内加速过程中是不易产生分离的。因此收缩段的性能主要取决于收缩比和收缩曲线。
收缩段的长度：
收缩段的长度通常不宜过长，这主要是从设备的造价来考虑的；收缩段的长度也不能过短，以免气流出现不均匀甚至发生分离。在保证收缩段性能的前提下，统计国内外风洞收缩段的长度，通常多为L=（0.5~1.0）D，D为收缩段入口直径。 收缩曲线：
水力学的研究表明，只有当收缩段的收缩角（全角）大于10°，收缩比小于3的情况下，其流动曲线收缩后才不会出现明显的分离。所以，风洞收缩段的收缩型面，均设计为平滑过度的曲线型面。
收缩段的型面在设计时，要注意两个问题：
1、在收缩段入口和出口处存在逆压梯度。如果任一处的逆压梯度已变得足够使边界层产生分离，那么就会影响试验段的气流品质，并会导致增加风洞的运转功率。这主要是收缩曲线的设计问题。
2、矩形收缩段在直角处。由于其上下壁表面流线与侧壁的相交，这将导致在直角处产生较弱的二次流动，并且可能由此产生分离。为此，可以把矩形收缩段及与之相对接的上游稳定段和下游试验段以及第一扩散角各截面的四个直角均用45°的切角来改善。 经验证明：收缩段型面出口的曲率半径应该比入口的小。我国在20世纪60年代设计的低速风洞，有许多是采用维氏公式来设计收缩段的收缩曲线的。风洞运行表明，这种收缩曲线可获得良好的试验段气流品质
维氏公式：
是在理想不可压的轴对称流的情况下推出的，可由下式表示：
R?R23x22(1?2)R22a1?[1?()]x23R1(1?2)a 3-12
式中，R1----------收缩段进口截面半径（m） R2----------收缩段出口截面半径（m），C=（R1/R2）2
R-----------轴向距离为X处的截面半径（m）
也可以由下式表示：
2??x21?l?1????? 3-13 ?R2????1??1?2?3?C??1x2??R1?1???3l??????2式中 C----------收缩比，C=（R1/R2）2
苏联风洞的收缩段，通常用这种方法来设计收缩曲线。他们的研究表明： 1） 在具体设计时，若取R1?2R2和3a?2R1即L?2R1，收缩曲线能获得较好的气流品3质。
2） 当收缩比比较大（C大于4）时，可以通过移轴的方式，采用上述方法设计收缩曲线，
同样也能获得较好的气流品质。
设R'1和R'2分别代表实际收缩段进口截面半径和出口截面半径，Rh为半径的轴移量，则收缩段的收缩比为C=（R'1/R'2）2 。
令
?R1?R1?Rh????R2?R2?Rh?? 3-14
又令R1=2R2
??R?R?2R12 3-15 得 h将式3-14代入式3-12或式3-13，可以求解在收缩比C=（R'1/R'2）2情况下的收缩曲线
扩散段：
常规低速风洞中，通常设计有两个扩散，一个位于试验段下游，常称第一扩散段；另一个位于风扇段下游，称为第二扩散段。近年来国外新建的常规低速风洞中，还设计了一个大角度扩散段，它位于第四拐角与稳定段之间。扩散段的主要的作用是将气流的动能恢复为压力能，从而减少气流在扩散段下游各段的能量损失。 常规扩散段的扩散角：
在没有分离的情况下，气流通过扩散段的损失可以用下式表示：
?P0主要包括摩擦损失和扩压损失两种。?P0???????A?2??1???P0?q1?平均?0.6tan??1?????2???A2???8tan????2?? 3-18
式中 A1和A2----------分别为扩散段的进口和出口截面积；