風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M的不足及其修正 風(fēng)洞試驗(yàn)既然是一種模擬試驗(yàn),不可能完全準(zhǔn)確。概括地說,風(fēng)洞試驗(yàn)固有的模擬不足主要有以下三個(gè)方面。與此同時(shí),相應(yīng)也發(fā)展了許多克服這些不足或修正其影響的方法。
1、邊界效應(yīng)或邊界干擾 真實(shí)飛行時(shí),靜止大氣是無邊界的。而在風(fēng)洞中,氣流是有邊界的,邊界的存在限制了邊界附近的流線彎曲,使風(fēng)洞流場有別于真實(shí)飛行的流場。其影響統(tǒng)稱為邊界效應(yīng)或邊界干擾?朔姆椒ㄊ潜M量把風(fēng)洞試驗(yàn)段做得大一些(風(fēng)洞總尺寸也相應(yīng)增大),并限制或縮小模型尺度,減小邊界干擾的影響。但這將導(dǎo)致風(fēng)洞造價(jià)和驅(qū)動(dòng)功率的大幅度增加,而模型尺度太小會(huì)便雷諾數(shù)變小。近年來發(fā)展起一種稱為自修正風(fēng)洞的技術(shù)。風(fēng)洞試驗(yàn)段壁面做成彈性和可調(diào)的。
測厚儀|
測速儀|
轉(zhuǎn)速表|
壓力表|
壓力計(jì)|
真空表|
硬度計(jì)|
探傷儀|
電子稱|
熱像儀|
頻閃儀|
測高儀|
測距儀|
金屬探測器|
試驗(yàn)機(jī)| 試驗(yàn)過程中,利用計(jì)算機(jī),粗略而快速地計(jì)算相當(dāng)于壁面處流線應(yīng)有的真實(shí)形狀,使試驗(yàn)段壁面與之逼近,從而基本上消除邊界干擾。
2.支架干擾 風(fēng)洞試驗(yàn)中,需要用支架把模型支撐在氣流中。支架的存在,產(chǎn)生對(duì)模型流場的干擾,稱為支架干擾。雖然可以通過試驗(yàn)方法修正支架的影響,但很難修正干凈。近來,正發(fā)展起一種稱為磁懸模型的技術(shù)。在試驗(yàn)段內(nèi)產(chǎn)生一可控的磁場,通過磁力使模型懸浮在氣流中。
3.相似準(zhǔn)則不能滿足的影響
風(fēng)洞試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是相似原理。相似原理要求風(fēng)洞流場與真實(shí)飛行流場之間滿足所有的相似準(zhǔn)則,或兩個(gè)流場對(duì)應(yīng)的所有相似準(zhǔn)則數(shù)相等。風(fēng)洞試驗(yàn)很難完全滿足。最常見的主要相似準(zhǔn)則不滿足是亞跨聲速風(fēng)洞的雷諾數(shù)不夠。以波音737飛機(jī)為例,它在巡航高度(9000m)上,廣州市駿凱電子科技有限公司以巡航速度(927km/h)飛行,雷諾數(shù)為2.4×107,而在3米亞聲速風(fēng)洞中以風(fēng)速100m/s試驗(yàn),雷諾數(shù)僅約為1.4×106,兩者相距甚遠(yuǎn)。提高風(fēng)洞雷諾數(shù)的方法主要有:
(1)增大模型和風(fēng)洞的尺度,其代價(jià)同樣是風(fēng)洞造價(jià)和風(fēng)洞驅(qū)動(dòng)功率都將大幅度增加。如上文所說美國的全尺寸風(fēng)洞。
(2)增大空氣密度或壓力。已出現(xiàn)很多壓力型高雷諾數(shù)風(fēng)洞,工作壓力在幾個(gè)至十幾個(gè)大氣壓范圍。我國也正在研制這種高雷諾數(shù)風(fēng)洞。
(3)降低氣體溫度。如以90K(-183℃)的氮?dú)鉃楣ぷ鹘橘|(zhì),在尺度和速度相同時(shí),雷諾數(shù)是常溫空氣的9倍多。世界上已經(jīng)建成好幾個(gè)低溫型高雷諾數(shù)風(fēng)洞。我國也研制了低溫風(fēng)洞,但尺度還比較小。