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实验七 空气动力学实验项目 一．供研究课题 1．风洞实验 （1）验证连续性方程 及伯努利方程 在风机后安装封闭并透明的玻璃罩作为风洞，其上放置密封导轨，其下安放斜底面。用压 力传感头配合精密压力计（或压力传感器）测试斜面各标志处的动压力ΔP 及风速v 0 ，即算各 标志处流量，验证连续性方程及伯努利方程。 （2）机翼模型测试 在风洞内滑轮小车下安装机翼模型，在风道上需安装密封导轨，同时插入角标尺（见图6）。用 扇形测力计和升力秤测量计一。改变机翼的飞行角从-8°～＋12°左右，每改变2°测量其所受 的阻力Fw和升力Fa。实验前，使飞行角度处于＋12°，调节风机风速，使机翼所受阻力约为2N。 根据所测数据绘制Fw～Fa图（注明各飞行角），请判断你认为的最佳飞行起飞角。 机翼模型在不同风速下的升阻比规律实验装置 2． 开口实验 （1）将机翼气流层模型放置在风机后，两探头对称放置并分别与精密压力计（压力传感器）相 连。改变机翼角度（每10°测量一次），测量机翼上下面的压力差。 （2）改变探头位置，重复以上实验。 （3）作角度～压力差曲线，你能否根据实验数据判断飞机起飞时记忆的最佳角度，为什么？ 3．不同形状的模型的阻力实验 特定风速下不同模型的阻力测试 二．实验室仪器、设备及注意事项 1．现有仪器介绍 本实验可根据实验内容自行组装实验装置进行不同方面的实验项目。 1． 吸压式风机：该风机是本实验系统的核心。风机转速最高可达2550 r/min，风量为875 m 3 /h, 持续工作时间约为3 min，转速改变时调整时间约为30 s。 2． 精密压力计：见图4，其中1．储液器；2．供高压测量时用的接头；3．供低压测量用的接 头；4．风速读数标尺（0～22 m/s）；5．压力标尺（0～310 Pa）；6．水准泡；7．紧固螺母。 图4 3． 压力传感头：见图5，其中 1．总压力传感头，测试时使开口对准气流方向；2．静压力传 感头，测试时使开口处垂直于气流方向；3．接高压端；4．接低压端；5．固定点。（压力传感 头可与精密压力机或压力传感器配合使用） 4． 扇形测力计：见图6，用带有线槽的弹簧线盒和传递力线测力，测试范围0～0.65 N。 5． 升力秤：见图6，采用弹簧和可引导滑轮上下平行移动的滑块测试升力。测试范围－1～＋2 N。 图5 6． 滑轮小车：见图6，带有滑轮可在导轨上滑动的辅助小车。其上有可安装升力秤的插座。左 右有安装挂钩或配平块的插空，下面可通过直角支撑杆连接被测物体。（安装时应使用备件箱 内的木夹） 图6 7． 导轨：用以安放滑轮小车、扇形测力计等。 8． 机翼气流层模型 见图7，机翼模型上共有9个气孔，上、下方各有4个，分别与两侧测量孔相同。上方气孔与探头 1处测量孔连通。下方气孔与探头2处测量孔连通。机翼角度变化范围：-50°～+50°。 系统还备有风洞的斜底面、 图7 2．待修复设备 精密压力计： 1．储液器；2．供高压测量时用的接头；3．供低压测量用的接头；4．风速读数标尺（0～22m/s ）； 5．压力标尺（0～310Pa ）；6．水准泡；7．紧固螺母。 3．注意事项 1．因插件很细，故滑轮小车和升力计在拆卸和安装时，请注意用力方式。 2．风机吸入口及风洞的通风口前需有一段开阔区。风机持续工作时间不要超过3分钟。 3．精密压力计内的液体是专用的，安装事请注意防止溢出。不用时请将试管口盖住。 4．应用扇形测力计和升力秤测量时，不要超载。 三． 空气动力学实验内容 1．连续性方程 如图1所示的细管中，不可压缩流体作稳恒流动。取两个横截面，其面积分别为A 1 和A 2 。设v 1 和 v 2 是这两个横截面处流体的流速。如流体的密度为ρ ，则在dt时间内，流进A 1 的流体质量为ρ A 1 v 1 dt，流出A 2 的流体质量为ρ A 2 v 2 dt。由于质量守恒，则 ρ A 1 v 1 dt = ρ A 2 v 2 dt （1） 这就是流体的连续性方程。 理想流体是指不可压缩、完全没有黏性的流体。虽然气体的可压缩性很大，但是就流动的气体 而言，很小的压强改变就足以导致气体的流动，不会引起密度的明显变化，所以在研究流动的 气体问题时，也可以忽略气体的可压缩性，故可认为密度ρ不随时间变化。所以（1）式可简化 为 A 1 v 1 = A 2 v 2