哈工大结构风工程05_windtunnel_2011

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1、ElectiveCourseforGraduateStudents5.风洞试验技术与数据分析WindtunneltesttechniqueandDataAnalysis武岳,孙瑛HarbinInstituteofTechnology5.1风洞概述•风洞的基本类型与特点ATaxonomyofWindTunnels•风洞发展史AReviewoftheDevelopmentofW.T.•我国建筑风洞的建设StateoftheArtofChineseW.T.•大气边界层风洞与浪槽实验室TheJointLaboratory

2、ofWindTunnels&WaterFlume11.风洞的基本类型与特点ATaxonomyofWindTunnels¾风洞（WindTunnel)在一个特殊设计的管道内，用动力设备产生一股近似真实大气情况而又可控制的气流，以提供进行各类空气动力试验所用的一种设备。¾风洞系统的组成（MainPartsofW.T.)•具有一定轮廓的管道（直流、回流）•驱动系统（低速、高速）•测试仪器设备（测速、测压、测力、测振）•试验对象的模型（航空、建筑、汽车、环境）¾风洞类型Categorizationofwindtunnel

3、s∑按风速分：极低速低速亚音速跨音速超音速高超音速(<3m/s)(<0.4M)(<0.8M)(<1.4M)(<5.0M)（<10M)∑按工作方式分：直流式(吸入式吹出式);回流式(闭口式开口式)∑按工作面积分：试验段当量直径(风工程用风洞)大型(d>4m)中型(1.5m

4、天平和锥形运动、动力模拟和推力矢量、颤振和变雷诺数等试验能力。国内第一个“汽车风洞”(2009.9)¢总投资4.9亿¢背景噪声小¢温湿度控制3研究沙雪迁移的沙风洞（日本清水建筑公司）¾直流式风洞Open-returnwindtunnel(Eiffeltype)优点：占地小，造价较低。缺点：(1)易受到自然天气的影响；(2)运转风洞需要较多能量；(3)对周围环境造成噪音污染。4¾回流式风洞Closed-returnwindtunnel(Prandtltype)优点：(1)易于控制空气质量；(2)所需能量较少；(3)

5、工作时噪音小。缺点：(1)初始建造费用高；(2)长时间使用时，需采用冷却装置。¾风洞结构Componentsofwindtunnel5¾试验段TestSection∑试验段截面形式：D试验段的截面尺寸决定了模型的缩尺比。∑试验段长度：•航空风洞L=2.0~2.5D•建筑风洞L=8.0~10.0D2.风洞发展概述DevelopmentofWindTunnels∑1871年年英国英国F.H.Wenham建成第一座风洞,45×45cm∑1893年年澳大利亚澳大利亚W.C.Kernot建成一开口式风洞。Contracti

6、onAirjetFlywheelGasengineKernotKernot风洞风洞Propeller6¾莱特风洞The1901Wrightwindtunnel采用简易木箱制成，截面尺寸40×40cm，风速可达到11m/s-15m/s。¾普朗特风洞Prandtl‘swindtunnel，1916建于德国的哥廷根大学，2.2×2.2m，是现代风洞的开端。特点是，在拐角处安装了导流片,还在实验段的前端增加了收缩段，从而使实验段的流场更加均匀。7¾上世纪30年代，美国帝国大厦完成了风洞试验Y443m(N-S)windN-

7、S1.0αΔ32x10UhX(E-W)0.5E-Wxxx0102030405060708090xAngleofattack-degreesΔ-Meandeflection(inches)Uh-Meanwindspeedat1250feetinMPH¾1962年，美国Cermak建成第一座边界层风洞试验段1.8×1.8×26米，最大风速36m/s。可调整温度、湿度、地面粗糙度和轴向静压梯度用于研究大气边界层的流动特性和建筑风压。8¾1964年，完成首个建筑类大气边界层风洞试验——美国世贸双塔－2001Davenpo

8、rtCermak¾加拿大西安大略大学大气边界层风洞TheBoundaryLayerWindTunnelLaboratory,theUniversityofWesternOntario•BLWT－I，1965直流开口式风洞。总长度33米，宽2.4米，高2.1~1.5米，最大风速15m/s。9•BLWT－II，1984闭口回流式风洞。共包括低速和高速两个实验段。低速段宽5米，