三角翼气动特性实验实验报告

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1、研究生《流体力学实验》三角翼气动特性实验指导书班级SY1305姓名周鑫实验日期2014.6.9指导教师白涛北京航空航天大学流体力学研究所14一、实验目的1.了解和掌握风洞常规测量试验的基本方法，了解常规试验测量系统的组成，学习试验测量设备的使用方法，学习和了解实验过程中应注意的技术问题。2.了解和掌握不同后掠角和展弦比三角翼翼型随姿态角变化的气动力特性物理变化规律，研究后掠角和展弦比对三角翼翼型气动力特性的影响。3.了解测力实验系统的组成和关键测量装置（例如，应变式天平、信号放大器等）的基本工作原理。二、基本原理实验空气动力学是空气动力学的一个分支，是用实验方法研究飞行器

2、及其它物体在与空气或其它气体作相对运动时的气动特性、运动规律和各种复杂物理现象。实验空气动力学的主要任务是利用风洞进行模型实验，以发现和确认流动现象、探索和揭示流动机理、寻求和了解流动规律，并为飞行器提供优良气动布局和空气动力特性数据，为理论分析提供物理和数学模型。风洞实验所依据的基本理论是相对运动原理和相似理论。相对运动原理：无论是物体以某一均匀速度在静止的流体中运动，还是流体以相同速度流经物体，两者之间的相互作用力恒等。相似理论：论述物理现象相似的条件和相似现象的性质的学说。是模拟的理论基础。相似理论的重要课题是确定各种物理现象的相似准数。风洞试验就是研究实际飞行器的

3、绕流现象与风洞中试验模型模拟的绕流现象的等效性和相似性，建立实验的相似准则，研究模拟试验与实际的物理现象的近似程度以及共同遵循的物理规律或数学规律。14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。风洞的工作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。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。在风洞中进行的空气动力学实验大体上可分为测量和流动显示这两类既相互联系又有

4、区别的实验方法。以确定被测量量值为主的实验，属测量类实验。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。测量和显示两类实验具有十分密切的联系，不宜将其划分为两类孤立的实验。由流动显示所获得的图形有助于全面了解绕流流场物理特性，可直观的理解流动机理，可帮助分析定量测量的结果，有助于合理地选择飞行器的空气动力外形。许多情况下，测量和流动显示实验是同时进行的。通常飞行器风洞实验的目的是通过缩比模型试验，测量飞行器全机或部件的空气动力载荷，观察飞行器表面和空间的流动状态，从而分析飞行器及其部件的空气动力性能，优化飞行器的气动布局。风洞实验的

5、种类很多，但是，最基本的试验是模型测力试验和表面压力测量试验。一般将测力和测压试验称之为常规试验，而将其它试验称之为特种试验。三、实验设备和实验装置3.1实验风洞设备14北航D1低速风洞为全金属结构，风洞洞壁使用5mm厚钢板卷曲焊图1.北航D1低速风洞结构示意图接完成。风洞共分为实验段、扩压段、回流段、稳定段、收缩段和动力段，见图1。风洞实验段截面呈椭圆，实验段进口处尺寸为1.02米×0.76米；出口处尺寸为1.07米×0.82米（考虑到开口时气流扩散的影响）。实验段长为1.45米，在扩压段入口处改装一喇叭口，使气流进入扩压段时较为匀顺。扩压段连续由椭圆过渡到圆截面。扩压

6、角约为5o左右。稳定段内装有一排蜂窝器和两层纱网（纱网为20目/英寸，丝径为0.27mm）。收缩段由圆截面连续过渡到椭圆截面。其收缩比为8.4，该收缩曲线是根据钱学森法，稍加修改后给出的。风洞四个拐角均安装有导流片。D1风洞长约16米，宽为6米，高为3米；风洞轴线离地1.45米。动力段内气流驱动风扇是采用桨叶+反扭导流片系统，桨叶直径D=1900mm，桨毂比0.65，轮毂直径Db=1235mm，桨叶展长332.5mm，桨叶数目14，反扭导流片数目11，风扇系统总长度4744mm。风洞风扇驱动电机为直流电机，采用可控硅控制供电，无级调速。直流电机：功率为41.4KW14；转

7、速为1000转/分；230伏；180安。D1低速风洞主要性能：最大风速：50米/秒（空风洞时）紊流度：e<0.3%（用铜球测量）能量比：3.0纵向静压梯度：合乎一般要求气流下偏角：1o左右气流均匀度：模型安装区内，速压不均匀度<3%3.2实验装置实验装置包括模型试验机构、气动力测量和数据处理系统模型试验机构，见图2。模型试验机构主要由变攻角/侧滑角机构组成。变攻角/侧滑角机构均为蜗轮蜗杆齿轮传动机构，两机构均由交流伺服电机驱动。模型支架安装于攻角机构弧形弯刀涡轮导轨上，可随该攻角运动机构实现-15º~30º角度变化。蜗轮蜗杆减