实验空气动力学

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1、目录目录I绪论10.1实验流体力学的研究内容与方法10.2本课程的主要内容2第一章风洞实验内容简介41.1风洞实验分类41.2各种风洞实验的介绍41.3风洞实验一些基本要求9第二章相似理论112.1相似和相似定理112.2量纲分析152.3相似理论的应用23思考题和习题32第三章风洞343.1风洞的类别343.2低速风洞353.3超音速风洞453.4跨音速风洞543.5高超音速风洞和超高速风洞58思考题和习题61第4章气动力天平634.1机械式天平634.2应变式天平694.3气动力天平的校准814.4气动方天平的性能术语854.5磁

2、悬挂天平864.6坐标轴系及其转换88思考题和习题90第五章气流参数测量925.1静压和总压测量925.2温度测量1015.3气流速度、方向和紊流度测量1085.4噪声测量1235.5数据采集系统简介125思考题和习题128第6章风洞模型实验1296.1实验大纲的制定1296.2模型设计1316.3全机模型测力实验1416.4小压强分布实验1516.5动量法实验1546.6地面效应实验1576.7模型实验中的人工转捩1586.8半模型实验1596.9铰链力矩实验160思考题和习题161第7章流动显示162附录163附录Ⅰ空气动力学家生

3、平163附录Ⅱ空气动力学中常用的有量纲物理量的SI单位和量纲167附录Ⅲ标准大气数据数据和常用的关系式168附录IV水的密度和粘度169附录Ⅴ单位的换算系数169附录Ⅵ风洞流场品质参考指标174绪论0.1实验流体力学的研究内容与方法实验流体力学对于空气动力学的发展和各种飞行器的研制，起着决定性的作用。这主要表现在以下三个方面：1．空气动力学的发展史表明，没有实验研究，就没有独立的空气动力学专门学科。空气动力学基本现象和基本原理，如附面层的存在及其特性，都是通过实验逐步认识与发展的。2．跟其他自然科学学科一样，空气动力学理论分析和计算模

4、拟，难免要引入一些与真实现象有区别的简化和假设，其结果都应经受实验的检验或验证。3．实验流体力学，为包括飞机、火箭在内的各种飞行器的研制提供可靠的空气动力数据。图0-1生活中的各类风洞实验在空气动力学实验中，一般采用模拟方法，即用模型实验来模拟原型的真实物理现象。按照模型与空气之间产生相对运动的方式不同，其基本方法主要分为三大类：1．风洞实验法安装在风洞中的试验模型沿飞行方向静止不动，而使空气流过模型。风洞实验法的优点是测量方便，气流参数如速度、压强等易于控制，实验费用相对低；缺点是模型流场受风洞壁面和模型支架等的干扰，一般不能做到模

5、型流场与原型流场完全相似。2．飞行试验法飞行器或飞行器模型在大气中真实飞行条件下进行的试验。与风洞实验法相比，飞行试验法的优点是不存在洞壁和模型支架等的干扰；缺点是试验费用高，试验条件不易控制，且测量方法复杂。3．携带实验法将模型固定在以一定速度在大气中运动的携带设备上，使模型与空气之间产生相对运动，携带设备上装有测量仪器，可测出模型的空气动力等数据。用飞机或火箭携带模型进行实验，流场比较均匀，但实验费用高，对测量方法和测量仪器的要求也高。上述三大类方法中，风洞实验法是进行空气动力学实验最经济、效果最好、应用最广泛的方法，是本书讨论的

6、主要内容。在风洞中进行的空气动力学实验，又大体上可分为流动测量和流动显示这两类既有联系又相互区别的实验方法。图0.2模型气动力测量图0.3翼型表面压力分布测量(表面压力)以确定被测量量值为主要目的实验，属流动测量类实验。测量类实验可为科学研究和飞机设计提供定量的依据。测量作用在整个模型或其部件上的空气动力，可用来研究飞机及其部件的性能，验证理论计算的结果。测量模型表面上的压强分布，可得到飞机及其部件强度计算所需的载荷数据，可用积分法算出由压差形成的忽略了切向力的空气动力，还可用来研究绕流状态。测量气流的流速、密度等参数，更是各种实验中

7、不可少的测量项目。图0.4风洞实验中的模型外流场分布测量用外加物质、注入能量或投射光束的方法显示出空气绕流模型的整个图形，属于流动显示类实验。由流动显示所获得的图形有助于全面了解流场，有助于直观地理解流动机理，有功于分析测力和测压的定量测量结果，有助于合理地选择飞机的空气动力外形。由于激光技术和图像处理技术的迅速发展，流动显示技术近年来有很大发展，已开始进入可快速地给出整个流场的流动参数的阶段，将流动参数测量与流动显示逐渐同步结合起来。0.2本课程的主要内容全书分为《基础篇》、《进阶篇》两大部分，重点对空气动力学实验的基本原理、基本方

8、法、实验设备以及实验数据修正与处理等综合技术性内容进行编写，其中：《基础篇》在旧版《空气动力学实验技术》基础上，融入学科最新研究与发展的成果，涵盖空气动力学实验的基础相似理论、风洞结构类别、常规空气动力学试验技术、流动显