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风洞概论及设计

来源:用户分享 时间:2025/5/19 2:44:49 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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② 蜂窝器的选择:

兼顾经济性和损失系数采用方形格子,因为其加工方便,最为常见。

LM?5~10;M?5~30cm。L、M分别为蜂窝器的

蜂窝长度和口径。长度L越大,整流效果越好,但损失增加。M值越小,蜂窝器对降低紊流度的效果越显著。这里选择

LM?6。因为风洞不小,所以尽量使L长一些,同时又要

兼顾不能使得M过大,所以取M?15cm、L?90cm。

当LM?6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。 ③ 紊流网的选择:

现有风洞的情况是网的层数为1~11层,最常见为2~3层;网的粗细为18~60目/英寸,最常用的是24~30目/英寸。

参考书《低速风洞设计》表2-3,可知随着层数的增加,脉动速度与实验段速度之比逐渐降低了。综合考虑工序和整流效果,选择紊流网为4层。

因为网越细,整流效果越好,选择网的粗细为30目/英寸。 考虑到安装要求及每一层网后应有一段距离衰减旋窝,相邻两层之间距离应相距25厘米。

四、 其他部件设计

① 调压孔/调压缝

为了使实验段的静压等于风洞外的环境压力,常在实验段与扩压段之间开一个调压缝,或在扩压段进口处开一排调压孔。这里我们采用调压缝,其宽度约为实验段直径的5%上下。

L?0.05?D0?140mm。并且,设计成可调节形式,风洞

建成后通过实验调整再确定。 ② 扩压段:

入口面积D1,出口面积D2。综合考虑整个风洞的设计长度,取D1D2?11.5。因为设计任务为中型风洞,?在0.006左右。在tan?2?4.8的情况下,其最佳扩散角为

?4?~5?,但从综合角度考虑,这个幅值小一些,宜采用6?左

右。所以我们取

?2?3?

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,我们需要采用一个过渡段,使矩形截面过渡为圆形。

通过D1D2?11.5和

?2?3?我们可以求得扩压段的长度

L?14m,因为采用过渡段,其长度要能使其能够加工,也不能

过长,所以选择为6米,扩压段有部分包含在过渡段中。 ③ 回流段:

我们设计的在风扇系统后至第三拐角的回流段仍采用扩张

管道,因而也为扩压段。采用扩压段的原因为:一是为了继续把动能转变为压力能,减小气流损失,尤其是经过拐角和整流装置的损失;二是增加管道面积,以得到比较大的收缩比。回流段的平均速度已经比较低了,因而损失不会大,为了缩短风洞的总长度采用较大的扩散角,??8?~9?。

与扩压段相同,回流段中还需要设置一个过渡段让圆形截面再过渡到矩形截面,这里其长度取为8米。 ④ 拐角及导流片:

气流经过拐角时很容易发生分离,出现很多旋窝,因而使流动不均匀或发生脉动。因而在拐角处设置拐角导流片,防止分离和改善流动。

这里,为单回流风洞,在拐角处每排导流片数量一般为10~20个,但为了使导流效果明显,选择24个导流片增强效果。导流片的弦长为C,间距为

D1。参考《低速风洞设计》表2-2

D1?0.4各种导流片的性能,采用最佳间距比C,其损失系数

为0.11,并采用翼剖面型。虽然翼剖面型加工困难,但强度好。同时这种导流片有一定厚度,内部可以通过冷却液,大中型风洞拐角处一般都采用翼剖面型。

??0.1拐角处圆弧半径按D来计算,另外导流片的弦长取

t?D2D1?0.4,同时由于C,可以求得为24个导流片。因为

此次设计的为低速风洞,拐角1、2和拐角3、4的风速都比较小,虽然损失系数随导流片增多而增加,也不会太大。所以不需要取拐角1、2的导流片布置的比拐角3、4的稀。

五、 风扇设计

在风洞管道中,风扇系统应位于流速比较高而且流动又比较均匀的部位。

我们设计的为回路风洞,将风扇安装在第二拐角之后。因为,此处直径不是很大,因而流速比较高。同时,因为经过了第二个拐角导流片,所以气流也比较均匀。还能满足有足够的长度来安装风扇整流系统。

风扇管道长度因尾罩具有相当的长度而一般比较长,其长度一般为直径的2.5倍或者更长一些。我们这里选择

L?2.5D?10m

六、 能量比

能量比定义为:实验段气流的动能流率(即单位时间通过的动能)与通过动力系统输入风洞的功率之比。

?vDvD?注明:在求雷诺数时,采用公式Re???,其中??1.4607?10?5m2/s

① 实验段损失:

对实验段来说,损失系数就是当量损失系数。因而有

K0??L,其中D0为水力直径。 D0

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