實驗空氣動力學

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1、空氣動力學實驗技術目錄目錄I緒論10.1實驗流體力學的研究內容與方法10.2本課程的主要內容2第一章風洞實驗內容簡介41.1風洞實驗分類41.2各種風洞實驗的介紹41.3風洞實驗一些基本要求9第二章相似理論112.1相似和相似定理112.2量綱分析152.3相似理論的應用23思考題和習題32第三章風洞343.1風洞的類別343.2低速風洞353.3超音速風洞453.4跨音速風洞543.5高超音速風洞和超高速風洞58思考題和習題61第4章氣動力天平634.1機械式天平634.2應變式天平694.3氣動力天平的校準814.4氣動方天平的性能術語854.5磁懸掛天平864.

2、6坐標軸系及其轉換88思考題和習題90第五章氣流參數(shù)測量92159空氣動力學實驗技術5.1靜壓和總壓測量925.2溫度測量1015.3氣流速度、方向和紊流度測量1085.4噪聲測量1235.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡介125思考題和習題128第6章風洞模型實驗1296.1實驗大綱的制定1296.2模型設計1316.3全機模型測力實驗1416.4小壓強分布實驗1516.5動量法實驗1546.6地面效應實驗1576.7模型實驗中的人工轉捩1586.8半模型實驗1596.9鉸鏈力矩實驗160思考題和習題161第7章流動顯示162附錄163附錄Ⅰ空氣動力學家生平163附錄Ⅱ空氣動力學中

3、常用的有量綱物理量的SI單位和量綱167附錄Ⅲ標準大氣數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和常用的關系式168附錄IV水的密度和粘度169附錄Ⅴ單位的換算系數(shù)169附錄Ⅵ風洞流場品質參考指標174159空氣動力學實驗技術緒論0.1實驗流體力學的研究內容與方法實驗流體力學對于空氣動力學的發(fā)展和各種飛行器的研制，起著決定性的作用。這主要表現(xiàn)在以下三個方面：1．空氣動力學的發(fā)展史表明，沒有實驗研究，就沒有獨立的空氣動力學專門學科?？諝鈩恿W基本現(xiàn)象和基本原理，如附面層的存在及其特性，都是通過實驗逐步認識與發(fā)展的。2．跟其他自然科學學科一樣，空氣動力學理論分析和計算模擬，難免要引入一些與真實現(xiàn)象有區(qū)別的

4、簡化和假設，其結果都應經(jīng)受實驗的檢驗或驗證。3．實驗流體力學，為包括飛機、火箭在內的各種飛行器的研制提供可靠的空氣動力數(shù)據(jù)。圖0-1生活中的各類風洞實驗在空氣動力學實驗中，一般采用模擬方法，即用模型實驗來模擬原型的真實物理現(xiàn)象。按照模型與空氣之間產(chǎn)生相對運動的方式不同，其基本方法主要分為三大類：1．風洞實驗法安裝在風洞中的試驗模型沿飛行方向靜止不動，而使空氣流過模型。風洞實驗法的優(yōu)點是測量方便，氣流參數(shù)如速度、壓強等易于控制，實驗費用相對低；缺點是模型流場受風洞壁面和模型支架等的干擾，一般不能做到模型流場與原型流場完全相似。2．飛行試驗法飛行器或飛行器模型在大氣中真實

5、飛行條件下進行的試驗。與風洞實驗法相比，飛行試驗法的優(yōu)點是不存在洞壁和模型支架等的干擾；缺點是試驗費用高，試驗條件不易控制，且測量方法復雜。3．攜帶實驗法將模型固定在以一定速度在大氣中運動的攜帶設備上，使模型與空氣之間產(chǎn)生相對運動，攜帶設備上裝有測量儀器，可測出模型的空氣動力等數(shù)據(jù)。用飛機或火箭攜帶模型進行實驗，流場比較均勻，但實驗費用高，對測量方法和測量儀器的要求也高。159空氣動力學實驗技術上述三大類方法中，風洞實驗法是進行空氣動力學實驗最經(jīng)濟、效果最好、應用最廣泛的方法，是本書討論的主要內容。在風洞中進行的空氣動力學實驗，又大體上可分為流動測量和流動顯示這兩類既

6、有聯(lián)系又相互區(qū)別的實驗方法。圖0.2模型氣動力測量圖0.3翼型表面壓力分布測量(表面壓力)以確定被測量量值為主要目的實驗，屬流動測量類實驗。測量類實驗可為科學研究和飛機設計提供定量的依據(jù)。測量作用在整個模型或其部件上的空氣動力，可用來研究飛機及其部件的性能，驗證理論計算的結果。測量模型表面上的壓強分布，可得到飛機及其部件強度計算所需的載荷數(shù)據(jù)，可用積分法算出由壓差形成的忽略了切向力的空氣動力，還可用來研究繞流狀態(tài)。測量氣流的流速、密度等參數(shù)，更是各種實驗中不可少的測量項目。圖0.4風洞實驗中的模型外流場分布測量用外加物質、注入能量或投射光束的方法顯示出空氣繞流模型的整

7、個圖形，屬于流動顯示類實驗。由流動顯示所獲得的圖形有助于全面了解流場，有助于直觀地理解流動機理，有功于分析測力和測壓的定量測量結果，有助于合理地選擇飛機的空氣動力外形。由于激光技術和圖像處理技術的迅速發(fā)展，流動顯示技術近年來有很大發(fā)展，已開始進入可快速地給出整個流場的流動參數(shù)的階段，將流動參數(shù)測量與流動顯示逐漸同步結合起來。0.2本課程的主要內容全書分為《基礎篇》、《進階篇》兩大部分，159空氣動力學實驗技術重點對空氣動力學實驗的基本原理、基本方法、實驗設備以及實驗數(shù)據(jù)修正與處理等綜合技術性內容進行編寫，其中：《基礎篇》在舊版《空氣動力學實驗技術》基