风洞分类介绍 风洞即风洞实验室

2020/7/3 12:09:34  阅读数：2718  立即咨询

风洞（wind tunnel）即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。 

风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。这种实验方法，流动条件容易控制。实验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得实验数据。

风洞实验室按照气流速度分：

　　1、低速风洞

　　应用领域：航空航天飞行器起飞着陆阶段的空气动力性能；水中兵器的流体动力性能；汽车、列车的空气动力性能；风力机械的空气动力特性；单体或群体建筑构筑物在风场中的受力状态及其对风载的响应特性；桥梁的风载状态和风振规律等等。

 

　　2、高速风洞

　　气流马赫数为0.4～4.5的风洞。按马赫数范围划分，高速风洞可分为亚声速风洞、跨声速风洞和超声速风洞。

　　2.1、亚声速风洞

　　风洞的马赫数为0.4～0.7。结构形式和工作原理同低速风洞相仿，只是运转所需的功率比低速风洞大一些。

　　2.2、跨声速风洞

　　马赫数为0.5～1.3。第一座跨声速风洞是美国航空咨询委员会(NACA)在1947年建成的。它是一座开闭比为12.5%、实验段直径为 308.4毫米的开缝壁风洞。此后跨声速风洞发展很快，到50年代就已建设了一大批实验段口径大于1米的模型实验风洞。

　　2.3、超声速风洞

　　洞内气流马赫数为1.5～4.5的风洞。风洞中气流在进入实验段前经过一个拉瓦尔管而达到超声速。第一座超声速风洞是普朗特于1905年在德国格丁根建造的，实验马数可达到1.5。

 

　　3、高超声速风洞

　　马赫数大于 5的超声速风洞。主要用于导弹、人造卫星、航天飞机的模型实验。主要有常规高超声速风洞、低密度风洞、激波风洞、热冲风洞等形式。

　　3.1、常规高超声速风洞

　　它是在超声速风洞的基础上发展起来的。常规高超声速风洞的运行原理与超声速风洞相似，主要差别在于前者须给气体加热。

　　3.2、低密度风洞

　　形成稀薄(低密度)气体流动的高超声速风洞。它为研制航天器提供高空飞行的气动环境，也是研究稀薄气体动力学的实验工具。主要模拟克努曾数、马赫数、物面平均温度和滞止温度（气体速度变成零时的温度）之比（约为0.06～1）等参数，以及高温低压下的真实气体效应。

　　3.3、激波风洞

　　利用激波压缩实验气体，再用定常膨胀方法产生高超声速实验气流的风洞。激波风洞的实验时间短，通常以毫秒计。它的发展与中、远程导弹和航天器的发展密切相关。它由一个激波管和连接在它后面的喷管等风洞主要部件组成。在激波管和喷管之间用膜片（第二膜片）隔开，喷管后面被抽成真空。

　　3.4、热冲风洞

　　利用电弧脉冲放电定容地加热和压缩实验气体，产生高超声速气流的风洞。热冲风洞的实验气流是准定常流动(见非定常流动),实验时间约20～200毫秒；实验过程中弧室气体压力和温度取决于实验条件和时间，与高超声速风洞和激波风洞相比大约要低10～50%。所以要瞬时、同步地测量实验过程中实验段的气流参量和模型上的气动力特性，并采用一套专门的数据处理技术。

　　除上述风洞外，高超声速风洞还有氮气风洞、氦气风洞、炮风洞（轻活塞风洞）、长冲风洞(重活塞风洞)、气体活塞风洞、膨胀风洞和高超声速路德维格管风洞等。

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