[科普中國]-流場校測試驗(yàn)

相關(guān)指標(biāo)

隨著飛行器研制和空氣動(dòng)力研究的發(fā)展，風(fēng)洞試驗(yàn)的品種越來越多，對試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度要求越來越高。流場品質(zhì)是影響風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)度的主要因素。為了滿足各種不同的試驗(yàn)要求，一方面要建造不同種類的流場品質(zhì)較好的風(fēng)洞，另一方面也要重視改造已建成的在用風(fēng)洞，提高風(fēng)洞流場品質(zhì)，還要深入研究流場品質(zhì)對試驗(yàn)結(jié)果的影響和修正方法。流場校測就是對風(fēng)洞性能和流場品質(zhì)進(jìn)行測量，了解流場品質(zhì)是否達(dá)到規(guī)定的要求，以保證風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。1991年頒布了國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《高速風(fēng)洞與低速風(fēng)洞流場品質(zhì)規(guī)范》，適用于以航空航天飛行器試驗(yàn)為主要任務(wù)的通用風(fēng)洞(常規(guī)風(fēng)洞)，具有廣泛的代表性，其他類型的風(fēng)洞可以借鑒。由于有關(guān)高速風(fēng)洞動(dòng)態(tài)品質(zhì)及其對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響的研究尚不夠充分，該標(biāo)準(zhǔn)對低速風(fēng)洞只提出了湍流度的指標(biāo)，未規(guī)定高速風(fēng)洞動(dòng)態(tài)指標(biāo)，只是提出了應(yīng)該進(jìn)行湍流度和噪聲測量的要求。隨著航空、航天飛行器的發(fā)展，2011年對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，增加了高速風(fēng)洞流場壓力梯度的指標(biāo)，未對動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行修訂。1

試驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)不同試驗(yàn)研究對象的氣動(dòng)特性要求，我國建造了不同種類的低速風(fēng)洞。有進(jìn)行航空航天試驗(yàn)項(xiàng)目的常規(guī)通用風(fēng)洞，也有進(jìn)行特種試驗(yàn)的特種風(fēng)洞，如低湍流風(fēng)洞、汽車風(fēng)洞、環(huán)保風(fēng)洞、高層建筑風(fēng)洞等工業(yè)用風(fēng)洞。不同風(fēng)洞的流場品質(zhì)要求不同，校測項(xiàng)目、方法也有差別。根據(jù)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，低速風(fēng)洞流場校測項(xiàng)目主要有如下一些內(nèi)容。

(1)動(dòng)壓或風(fēng)速

①動(dòng)壓或風(fēng)速范圍；

②參考點(diǎn)動(dòng)壓修正系數(shù)(落差系數(shù))；

③動(dòng)壓穩(wěn)定性；

④動(dòng)壓場。

(2)方向場

①局部氣流偏角；

②平均氣流偏角。

(3)軸向靜壓梯度

(4)氣流溫度

(5)湍流度

①模型區(qū)中心處湍流度；

②模型區(qū)湍流度分布。

(6)氣流噪聲

(7)風(fēng)洞能量比

(8)風(fēng)扇效率1

實(shí)驗(yàn)方法流場校測應(yīng)在風(fēng)洞各系統(tǒng)均運(yùn)行正常的條件下，在確定的運(yùn)行參數(shù)條件(主要是總溫、總壓)下開展。風(fēng)洞流場校測試驗(yàn)的基本流程是：

(1)確定的風(fēng)洞運(yùn)行狀態(tài)。

(2)完成校測試驗(yàn)裝置與測量系統(tǒng)準(zhǔn)備。

(3)將校測裝置安裝調(diào)整到待校測流場截面。

(4)風(fēng)洞運(yùn)行，測量并獲得壓力、溫度等有效數(shù)據(jù)。

(5)風(fēng)洞運(yùn)行結(jié)束。

必要時(shí)，需要記錄相關(guān)的環(huán)境條件參數(shù)，如大氣環(huán)境壓力、環(huán)境溫度等。2

品質(zhì)要求動(dòng)壓或風(fēng)速①動(dòng)壓或風(fēng)速范圍

測出模型區(qū)中心最大、最小動(dòng)壓或風(fēng)速，確定可用動(dòng)壓或風(fēng)速范圍。要求在全部可用風(fēng)速范圍內(nèi)，能無級(jí)調(diào)節(jié)動(dòng)壓或風(fēng)速。

②參考點(diǎn)動(dòng)壓修正系數(shù)

在風(fēng)洞可用動(dòng)壓范圍內(nèi)，在試驗(yàn)段入口處測量參考點(diǎn)動(dòng)壓修正系數(shù)(落差系數(shù))。繪制修正系數(shù)隨試驗(yàn)段動(dòng)壓變化曲線。要求在相同動(dòng)壓下重復(fù)測量7次，動(dòng)壓修正系數(shù)的均方根偏差。

③動(dòng)壓穩(wěn)定性

在常用動(dòng)壓下，給出模型區(qū)中心的動(dòng)壓隨時(shí)間變化的曲線，要求動(dòng)壓穩(wěn)定性系數(shù)α達(dá)到：合格指標(biāo)為α≤0.005；先進(jìn)指標(biāo)為α≤0.002。

④動(dòng)壓場

測量試驗(yàn)段各截面的動(dòng)壓分布，測量截面不少于5個(gè)(在模型區(qū)內(nèi)不少于3個(gè))，截面上的測點(diǎn)間距不大于A1/2/15(A為試驗(yàn)段橫截面積)，測點(diǎn)范圍應(yīng)超出模型區(qū)。對通過模型區(qū)中心的截面，要在常用動(dòng)壓、最大動(dòng)壓以及最小動(dòng)壓下進(jìn)行測量；其他截面只在常用動(dòng)壓下進(jìn)行測量。

模型區(qū)選?。洪]口試驗(yàn)段取試驗(yàn)段高度、寬度和長度的75%；開口試驗(yàn)段取試驗(yàn)段高度、寬度和長度的70%。

方向場局部氣流偏角:

測量截面、測點(diǎn)間距、動(dòng)壓范圍均與動(dòng)壓場測量相同。

軸向靜壓梯度在試驗(yàn)段全長范圍內(nèi)，沿試驗(yàn)段中心線測量軸向靜壓梯度，測點(diǎn)間距應(yīng)小于試驗(yàn)段長度的5%，若試驗(yàn)段入口和出口附近軸向靜壓梯度較大，測點(diǎn)需適當(dāng)加密。1