低速风洞课程设计--工程流体力学课程设计.docxVIP

PAGE 2 2015/2016学年第一学期 低速风洞设计 课程名称： 工程流体力学课程设计 班 级： 新能源1312 小组成员： 指导教师： 目录 一 课程设计目的3 二．完成设计任务条件3 三、完成的任务 3 四、具体设计3 4.1 实验段4 4.2收缩段5 4.3稳定段6 4.4扩压段7 4.5其他部件设计10 五．能量比11 六．需用功率15 七．心得体会15 八．参考文献16 一、课程设计目的 综合运用在流体力学实验技术和其它课程中所学习的知识，完成简化了的低速风洞气动特性设计项目，达到培养和提高独立完成设计工作的能力。 二、完成设计任务的条件 （1） 风洞试验段要求：闭口 （2） 实验段进口截面形状：矩形 （3） 实验段进口截面尺寸：2.5mX3.0m （4） 试验段进口截面最大风速：100m/s （5） 收缩段的收缩比：7 三、完成的任务 （1） 低速风洞设计图纸绘制 （2） 设计说明书：我们组设计的是小型低速风洞 （3） 风洞设计、研制与实验技术研究方面的综述报告 四、具体设计  4.1 实验段 为了使模型处于实验段的均匀流场之中，模型头部至实验段入口应保持一定的距离，以表示。的大小视实验段入口流场的均匀程度而定。如实验段直径为，则大致为0.25~0.50。因为后面我们会采用较多层的紊流网，故此处不用取得太大，选择。 模型的长度为表示，大约在0.75~1.25之间，各类飞机的模型是不相同的。为了使风洞尽量满足一洞多用，取足够长选择。 模型尾部至扩压段进口也应保持一定距离，以表示，一方面是保证模型的尾流不过多影响扩压段的工作效率，另一方面也不使扩压段的流动影响模型尾部。这个距离大约为0.75~1.25。选择 ，满足统计数据中，主要实验低速飞机的情况。其中为水力直径。且S为矩形的面积,C为矩形的周长。 由于本组的风洞实验段截面为矩形形状，而对于矩形实验段，可以采用的一种解决附面层影响的方法就是沿轴线逐渐减小切面的截角。此处我们参考NH-2风洞模型。这样做使位流截面保持不变，可以消除纵向静压梯度。 4.2收缩段 任务要求收缩比为7（即进口面积与出口面积之比） 收缩段长度一般可采用进口直径的0.5~1.0倍。因为收缩比越大，长度与进口直径的比值越小。这样能减短扩压段长度，减少资金耗费。因为收缩比为7较大，选择收缩段长度为0.6倍进口直径 收缩段的在接近出口部分曲线应该比较平缓，以利于稳定气流。进口处的曲线应与稳定段保持连续。因为任务要求为矩形，选择在收缩段四角做成圆弧，防止气流分离。其收缩曲线方程如下：公式中的a=中收缩段的长度L。 稳定段 对于小收缩比的风洞，如收缩比小于5，稳定段长度为直径的1.0~1.5倍；对于大收缩比风洞，如收缩比大于5，则长度为直径的0.5~1.0倍。稳定段长度引起的损失只占风洞总损失很小的一部分，所以经常使稳定段长度长一些，用以协调动力段和回流段的长度要求。又因为目前收缩比较大的风洞一般为7~10，参考大收缩比风洞稳定段长度，综合选定其长度为直径的0.8倍。 蜂窝器的选择： 蜂窝器由许多方形、圆形或六角形的等截面小管道并列组成，形状如同蜂窝，故名蜂窝器蜂窝器的作用在于导直气流，使其平行于风洞轴线，把气流中的大尺寸漩涡分割成小尺寸涡，因而有利于加快漩涡的衰减。 方形格子加工方便，最为常见，故设计中选用方形格子。 。、分别为蜂窝器的蜂窝长度和口径。长度越大，整流效果越好，但损失增加。值越小，蜂窝器对降低紊流度的效果越显著。这里选择。因为风洞不小，所以尽量使长一些，同时又要兼顾不能使得过大，所以取、。 当时，圆形蜂窝格子的损失系数为0.30；方形蜂窝格子的损失系数为0.22；六角形蜂窝格子的损失系数为0.20.可见虽然六角形蜂窝格子最好，但施工较为复杂。因方形蜂窝格子与其损失系数相近而又加工方便，选用方形格子。 紊流网的选择： 纱网作用是降低气流的紊流度，故又名紊流网，它同蜂窝器均可以将较大漩涡分割成小漩涡，以利于衰减；还可以使气流速度分布更趋均匀 紊流网的设计主要包括网的层数和网的粗细选择。网越细，层数越多，整流效果越好。设计中，最常用的网的层数为2~3层；粗细最常用为24~30目/英寸。我们选用4网，30目/英寸，两层网间距25cm 4.4扩压段 入口面积，出口面积。综合考虑整个风洞的设计长度，取。因为设计任务为中型风洞，在0.006左右。在的情况下，其最佳扩散角为，但从综合角度考虑，这个幅值小一些，宜采用左右。所以我们取 因为实验段为矩形截面，而我们设计的扩压段及后面的拐角1、2和回流段都为圆形的。所以这里，我们需要采用