風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)報告完整版

1、風(fēng)洞|p”irn、!I亠-M'驗(yàn)報告rw-i'nl-l!II111niBiia*is'llIII.11I.I;；r:lilliiiiimi|-I*Eiiiibiimi_ia.n!LHUAsystemofficeroom【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】團(tuán)結(jié)奉獻(xiàn)拼搏風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)報告(三)實(shí)驗(yàn)簡介本次試驗(yàn)主要為采用風(fēng)洞測機(jī)翼升力系數(shù)、阻力系數(shù)及失速迎角。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動力學(xué)的發(fā)展，在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用和環(huán)境保護(hù)等部門中也得到越來越廣泛的應(yīng)用

2、。用風(fēng)洞作實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是運(yùn)動的相對性原理。超過臨界迎角(攻角)后，翼型上表面邊界層將發(fā)生嚴(yán)重的分離，升力急劇下降而不能保持正常飛行的現(xiàn)象，叫失速。飛機(jī)失速的原因是機(jī)翼在大迎角下出現(xiàn)了氣流分離.而左右兩翼因種種原因(如側(cè)滑、或構(gòu)造有微小的不對稱).氣流分離并不對稱。背景介紹1. 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段速度和壓力測定風(fēng)洞試驗(yàn)中，試驗(yàn)段的來流速度是一基本流動參數(shù)，必須給出。開口風(fēng)洞中，一般用風(fēng)洞出口截面中心位置處的流速指示來流速度。根據(jù)不可壓縮伯努利方程：1P+pV2二P(1)20|2V=:kAp(2)P其中：Ap為皮托管測得的總壓p0與靜壓p之差，為風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段動壓。可以由排管壓力計讀出，k為皮托管標(biāo)定系數(shù)，P為

3、工況下氣體密度。由此可以得出風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的工作壓力和速度。2. 翼型低速壓強(qiáng)分布測量試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)風(fēng)速固定、迎角不變時，翼面上第i點(diǎn)的壓差為Ap=p-p=Kpg(L-L)sin0，(i=0;l,2,3,)(1)ii8酒iI氣流的動壓為,(2)(3)1q二pV2二Kpg(L-L)sin0s2as酒IIIPa、卩酒分別為空氣密度和壓力計工乍液酒精密度。于是，翼面上第i點(diǎn)的壓強(qiáng)系數(shù)為_ApL-LP=i=i4iqL-LsIII表1：NACA0012翼型測壓孔位置參數(shù)測壓孔數(shù)目012345678X位置(mm)0510152030405060y位置(mm)04.466.017.037.748.68.968.968

4、.7測壓孔數(shù)目910111213141516X位置(mm)708090100110120130140y位置（mm）8.247.626.855.9753.932.781.533.機(jī)翼失速測量試驗(yàn)圖2：飛機(jī)失速失速：在機(jī)翼迎角較小的范圍內(nèi)，升力隨著迎角的加大而增大。但是，當(dāng)迎角加大到某個值時，升力就不再增加了。這時候的迎角叫做臨界迎角。當(dāng)超過臨界迎角后，迎角再加大，阻力增加，升力反而減小。這現(xiàn)象就叫做失速。失速產(chǎn)生的原因：由于迎角的增加，機(jī)翼上表面從前緣到最高點(diǎn)壓強(qiáng)減小和從最高點(diǎn)到后緣壓強(qiáng)增大的情況更加突出。當(dāng)超過臨界迎角以后，氣流在流過機(jī)翼的上表面時會發(fā)生分離，在翼面上產(chǎn)生很大的渦流，見圖2。造

5、成阻力增加，升力減小。實(shí)驗(yàn)風(fēng)速固定、迎角不變時，翼面上第i點(diǎn)的壓差為：Ap二p-p二Kpg(L-L)sin0，(i=o；i,2,3,)(1)iig酒iI氣流的動壓為：1q=pV2=Kpg(LL)sin0(2)g2ag酒III于是，翼面上第i點(diǎn)的壓強(qiáng)系數(shù)為：(3)_ApLLP=i-=iA-iqLLgIII表1：NACA0012翼型測壓孔位置參數(shù)測壓孔數(shù)目012345678X位置(mm)0510152030405060y位置(mm)04.466.017.037.748.68.968.968.7測壓孔數(shù)目910111213141516x位置(mm)708090100110120130140y位置(m

6、m)8.247.626.855.9753.932.781.53升力和阻力系數(shù)確定:由翼型的壓強(qiáng)分布可以確定升力系數(shù)和不包括摩擦阻力系數(shù)的阻力系數(shù)。如圖3所示，x為翼弦方向，設(shè)x軸和y軸分別平行于機(jī)體坐標(biāo)軸系的x軸和y軸，若在翼型上取tt一微元ds，作用在ds上的壓強(qiáng)為p,ds與x軸的夾角為。，設(shè)翼型寬度ds=1，則作用在ds上的垂至于翼弦方向的法向力和平行于翼弦方向的軸向力分別為：dY=pxdsxcosG(4)tdQ=pxdsxsinG(5)t圖3：作用在翼型表面上的壓強(qiáng)由幾何關(guān)系可知dx=dsxcosG，dy=dsxsinG。由此可得dY=pdxtdQ=pdyt作用在翼型上總的法向力和軸向力

7、可由dYt和dQt沿翼型表面積分得到，即Jpdx=bpdx+pdx=b('b下把上式化成系數(shù)形式，即1（）_c=I1七-c力x（10）ytop下p上C=12上max（二-C）y（11）xtypb前pb后下max式中X、y、；表示翼型坐標(biāo)X、y和翼型上、下表面最大縱坐標(biāo)相對于弦長b的無max量綱量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測定一座風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的速度和壓力；2. 用多管壓力計測出翼型表面壓強(qiáng)分布，并用坐標(biāo)法繪出翼型的壓強(qiáng)系數(shù)分布圖；3. 定量了解翼型壓強(qiáng)分布隨迎角變化的趨勢；4. 用多管壓力計測出不同迎角下翼型表面的壓強(qiáng)分布，并用坐標(biāo)法繪出翼型的升力系數(shù)隨迎角的分布曲線，確定NACA0012翼型的臨界

8、失速迎角。實(shí)驗(yàn)裝置1. 風(fēng)洞：低速吹氣式二元風(fēng)洞。實(shí)驗(yàn)段為矩形截面，高0.5米，寬0.2米。實(shí)驗(yàn)風(fēng)速W30米/秒。（見圖1）；2. 皮托管，修正系數(shù)k（已知修正系數(shù)），排管壓力計，其修正系數(shù)為1,工作液為酒精，比重取0.8,斜角為30°。3. 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停篘ACA0012翼型，弦長0.15米，展長0.2米，安裝于風(fēng)洞兩側(cè)壁間。模型表面的測壓孔，前緣孔編號i=0,上、下翼面的其它孔的編號從前到后，依次為i=1、2、316。1<4,測壓孔間距為5毫米，i>4,間距為10毫米。（見圖2）4. 多管壓力計：壓力計斜角9=30o，系數(shù)K=1.0。壓力計右端第一測壓管接試驗(yàn)段壁面測壓孔

9、，測量實(shí)驗(yàn)段氣流靜壓，其液柱長度記為L；其余測壓管，分成兩組，分別I與上、下翼面測壓孔一一對應(yīng)連接，并有編號，其液柱長度為L。左端第一測壓管i測量氣流的總壓，其液柱長度記為L。II圖1:開口風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段圖2：風(fēng)洞及來流靜壓測量孔圖3：翼型測壓孔分布實(shí)驗(yàn)步驟1. 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段速度和壓力測定實(shí)驗(yàn)(1) 實(shí)驗(yàn)前制定實(shí)驗(yàn)步驟，確定數(shù)據(jù)處理的方法。(2) 在教師指導(dǎo)下把皮托管安裝在低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段內(nèi)，皮托管總壓孔應(yīng)對準(zhǔn)來流方向，不要偏斜。(3) 用導(dǎo)管連接皮托管和排管壓力計，注意檢查導(dǎo)管，不得有破漏或堵塞。注意斜管壓力計的初始讀數(shù)。(4) 啟動風(fēng)洞，調(diào)節(jié)風(fēng)洞變頻器頻率(不小于10Hz為宜)，記錄排管壓力計的讀

10、數(shù)。2. 翼型低速壓強(qiáng)分布測量試驗(yàn)(5) 在教師指導(dǎo)下將壓力計底座調(diào)為水平，再調(diào)節(jié)液壺面高度使測壓管液面與刻度“0”平齊，斜角e=30o。(6) 將風(fēng)洞壁面測壓孔、翼面測壓孔與多管壓力計的測壓管對接好，注意檢查導(dǎo)管，不得有破漏或堵塞。記錄多管壓力計的初始讀數(shù)。(7) 將模型迎角調(diào)節(jié)到位并固定，風(fēng)洞開車，由變頻器穩(wěn)定風(fēng)速。實(shí)驗(yàn)中迎角調(diào)節(jié)范圍為a=-4o4o，a=4o。(8) 記錄數(shù)據(jù)：在風(fēng)速穩(wěn)定和迎角不變時，讀取并記錄L,L；上III翼面的L，下翼面的L。實(shí)驗(yàn)中注意觀察，上下翼面壓強(qiáng)隨迎ii角的變化，尤其是前緣點(diǎn)壓強(qiáng)和上翼面后段的壓強(qiáng)的變化。(9) 關(guān)閉風(fēng)洞，記錄實(shí)驗(yàn)室的大氣參數(shù)和壓力計工作液酒

11、精密度：大氣壓p，溫度t，p。aa酒3. 機(jī)翼失速測量試驗(yàn)(10) 將壓力計底座調(diào)為水平，再調(diào)節(jié)液壺面高度使測壓管液面與刻度“0"平齊，斜角e=30o。(11) 將風(fēng)洞壁面測壓孔、翼面測壓孔與多管壓力計的測壓管對接好，注意檢查導(dǎo)管，不得有破漏或堵塞。記錄多管壓力計的初始讀數(shù)。(12) 將模型迎角調(diào)節(jié)到位并固定，風(fēng)洞開車，由變頻器穩(wěn)定風(fēng)速。實(shí)驗(yàn)中迎角調(diào)節(jié)范圍為a=-4o22o，a=2o。(13) 記錄數(shù)據(jù)：在風(fēng)速穩(wěn)定和迎角不變時，讀取并記錄L,L；上翼面的L，下翼面的L。IIIii(14) 關(guān)閉風(fēng)洞，記錄實(shí)驗(yàn)室的大氣參數(shù)和壓力計工作液酒精密度：大氣壓Pa，溫度ta，P酒。(15) 整理

12、儀器，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交老師簽字后離開實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)條件原始數(shù)據(jù)P=769(毫米汞柱)，t=13.5Caa其中空氣密度P有下式計算：aP-0.464xpa伽瓏)3.1467(kg/m3)a273.15+1(oC)aL=2.0II（毫米酒精柱），L=1.4（毫米酒精柱）（迎角10°）I來流風(fēng)速為:V=Kpg（L-L）sin0二228（m/s）gP酒IIIa1. 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段速度和壓力測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)就是酒精柱長度測量值，由排管酒精壓力計測量，并填于表1。排管壓力計初始讀數(shù)：2mm2. 翼型低速壓強(qiáng)分布測量試驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理數(shù)據(jù)迎角截面12345678-4上截面1.21.71.92.1

13、2.21.52.31.7CP(上)-10.250.751.251.50.251.750.25下截面1.74.44.243.81.43.33.2CP（下）0.2576.565.5-0.54.2540上截面313982.784CP（上）66.565.55.554.50下截面1.82.52.72.71.81.72.62.5CP（下）03.54.54.50-0.543.5上截面5.34.74.44.13.71.33.31.6CP（上）7.66.45.85.24.4-0.43.60.2下截面1.61.651.92.12.11.62.32.3CP（下）0.20.30.81.21.20.21.61.68上截

14、面76.86.75.23.91.33.31.4CP（上）1110.610.47.44.8-0.43.6-0.2下截面1.50.81.31.41.81.61.92CP（下）0-1.4-0.4-0.20.60.20.8110上截面7.536.95.94.51.33.51.512CP（上）10.29.89.27.55.2-0.23.50.2下截面1.50.50.91.21.61.51.81.8CP（下）0.2-1.5-0.8-0.30.30.20.70.7上截面4.64.64.64.741.24.11.5CP（上）4.74.74.74.93.9-0.14.00.3下截面1.40.51.01.21.5

15、1.41.81.9CP（下）0.1-1.1-0.4-0.10.30.10.70.914上截面3.73.83.83.83.71.83.72.2CP（上）3.43.63.63.63.40.73.41.3下截面1.30.40.81.11.51.31.71.8CP（下）0.0-1.3-0.7-0.30.30.00.60.716上截面3.778871.83.72.2CP3.43.43.63.63.40.73.41.3下截面1.40.50.81.11.51.41.71.8ICP（下）0.1-1.1-0.7-0.30.30.10.60.7上截面3.63.63.73.73.61.93.62.3CP（上）3.7

16、3.73.83.83.70.83.71.5下截面1.50.30.70.91.31.41.71.8CP（下）0.2-1.8-1.2-0.8-0.20.00.50.720迎角截面910111213141516-4上截面2.21.81.62.22.21.621.7CP（上）1.50.501.51.5010.25下截面31.82.52.42.61.721.5CP（下）3.50.52.2522.50.251-0.250上截面2.51.81.72.42.31.82.11.8CP（上）3.50-0.532.501.50下截面2.41.92.32.21.81.82.12CP（下）30.52.52001.514

17、上截面2.71.61.52.42.31.52.11.5CP（上）2.40.201.81.601.20下截面2.21.72.22.11.61.621.9CP（下）1.40.41.41.20.20.210.88上截面2.81.61.52.52.41.52.11.6CP（上）2.60.2021.801.20.2下截面21.7221.51.521.9CP（下）10.4110010.810上截面2.91.61.42.52.31.42.11.4CP（上）2.50.30.01.81.50.01.20.0下截面1.91.5221.41.521.9CP（下）0.80.21.01.00.00.21.00.812上

18、截面3.71.63.43.231.42.71.4CP（上）3.40.43.02.72.40.12.00.1下截面2.01.52.02.01.41.42.02.1CP（下）1.00.31.01.00.10.11.01.114上截面3.72.43.73.43.33.13.11.3CP（上）3.41.63.43.02.92.62.60.0下截面1.91.42.02.01.21.32.22.4CP（下）0.90.11.01.0-0.10.01.31.616上截面3.72.43.83.73.63.53.41.4CP（上）3.41.63.63.43.33.13.00.1下截面2.01.52.12.21.41.52.52.7CP（下）1.00.31.11.30.10.31.72.020上截面3.62.43.83.73.73.63.51.5CP（上）3.71.74.03.83.83.73.50.2下截面1.91.52.12.21.41.42.62.8CP（下）0.80.21.21.30.00.02.02.3根據(jù)表2數(shù)據(jù)結(jié)果，畫出翼型上下表面壓力系數(shù)沿弦向的變化曲線，并對