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低速风洞关键结构设计及不确定度评定研究
汇报人：
2024-01-20
引言
低速风洞关键结构设计
不确定度评定理论与方法
低速风洞实验与数据分析
关键结构不确定度评定实例
结论与展望
01
引言
风洞实验在航空航天、建筑设计等领域的重要性
风洞实验是空气动力学研究的重要手段，对于航空航天器的设计、性能评估以及建筑结构的抗风设计等具有重要意义。
低速风洞的特点及挑战
低速风洞主要针对低速流动进行实验，其流动特性与高速风洞有所不同，面临着流动稳定性、湍流控制等方面的挑战。
关键结构对风洞性能的影响
风洞中的关键结构如收缩段、实验段、扩散段等，对风洞的性能和实验结果具有重要影响，需要进行精细设计和优化。
国内外低速风洞研究现状
01
国内外在低速风洞研究领域已经取得了一定成果，包括风洞设计、流动控制、实验技术等方面。
关键结构设计的研究进展
02
针对低速风洞中的关键结构，国内外学者在结构设计、优化方法等方面进行了深入研究，提出了一系列有效的设计方法和优化策略。
不确定度评定研究的发展趋势
03
随着测量技术和数据处理方法的不断发展，不确定度评定在低速风洞实验中的应用越来越受到重视，未来将进一步推动不确定度评定方法的研究和应用。
本研究旨在通过对低速风洞关键结构的设计和优化，提高风洞的性能和实验结果的准确性；同时，通过对实验结果的不确定度评定，为风洞实验的可靠性和精度提供科学依据。
研究目的
针对低速风洞中的关键结构，采用先进的设计方法和优化策略进行设计和优化，以提高风洞的性能和实验结果的准确性。
低速风洞关键结构的设计和优化
通过对低速风洞实验结果的不确定度来源进行分析，建立合适的不确定度评定模型和方法，对实验结果进行准确的不确定度评定。
不确定度评定方法的研究和应用
通过实际的风洞实验对所设计的关键结构和不确定度评定方法进行验证和分析，评估其在实际应用中的效果和可行性。
实验验证和结果分析
02
低速风洞关键结构设计
气流连续不断，实验段气流品质高，但建设成本和运行费用较高。
直流式风洞
回流式风洞
暂冲式风洞
气流在风洞内循环使用，建设成本和运行费用相对较低，但实验段气流品质受一定影响。
气流间断性冲击，适用于短时间、大动压的实验，但气流稳定性相对较差。
03
02
01
确保结构强度、刚度和稳定性满足要求，同时优化结构形式，减小阻力和提高流场品质。
采用有限元分析、计算流体力学等数值仿真方法进行结构分析和优化，结合实验验证和专家经验，形成最终设计方案。
设计方法
设计原则
03
不确定度评定理论与方法
不确定度定义
描述测量结果可信程度的一个参数，用于表征被测量值的分散性。
不确定度分类
根据性质可分为随机不确定度和系统不确定度；根据来源可分为参数不确定度和非参数不确定度。
A类评定
基于统计分析的方法，通过对观测数据进行统计分析来计算标准不确定度。
B类评定
基于经验或其他信息的方法，利用已有的知识或经验来估计概率分布及标准不确定度。
合成标准不确定度
当测量结果受多个因素影响时，需将各影响因素的标准不确定度合成得到合成标准不确定度。
当被测量Y与输入量X之间呈线性关系时，Y的合成标准不确定度可由X的标准不确定度通过线性传递公式计算得到。
线性模型下的传播规律
当被测量Y与输入量X之间呈非线性关系时，需采用适当的数学方法将X的标准不确定度传递到Y，如泰勒级数展开法、蒙特卡罗模拟法等。
非线性模型下的传播规律
04
低速风洞实验与数据分析
包括收缩段、实验段、扩散段等关键部位的设计，确保流场品质满足实验要求。
风洞主体设计
采用高精度压力传感器、热线风速仪等测量设备，对实验数据进行准确测量。
测量设备
采用先进的控制算法和硬件设备，实现风洞流场的稳定控制和精确调节。
控制系统
数据采集
通过测量设备获取实验数据，包括压力、速度、温度等关键参数。
数据处理
对实验数据进行预处理，如去噪、平滑等，以提高数据质量。
特征提取
从处理后的数据中提取出与低速风洞流场特性相关的特征参数。
01
将实验结果以图表等形式进行展示，便于直观分析和比较。
结果展示
02
对实验结果进行深入分析，探讨低速风洞流场的特性及影响因素。
结果分析
03
将实验结果与理论预测或数值模拟结果进行对比，验证实验结果的准确性和可靠性，并分析误差来源。
结果讨论
05
关键结构不确定度评定实例
03
针对某型低速风洞的关键结构，开展不确定度评定研究，旨在提高试验精度和可靠性。
01
低速风洞是航空航天领域重要的地面试验设备，用于模拟飞行器在空气中的飞行状态，获取气动性能参数。
02
在低速风洞试验中，关键结构的设计对试验结果的准确性和可靠性具有重要影响。
建立关键结构数学模型
基于物理原理和试验数据，建立关键结构的数学模型，包括几何形状、材料属性、边界条件等。
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