黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)是在市場(chǎng)的需求下，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的汽車風(fēng)洞進(jìn)行調(diào)研和分析，設(shè)計(jì)一座具有低湍流、可變湍流度、低噪聲等特色的小型車 1： 5 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。在風(fēng)洞的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其主要部件進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。風(fēng)洞建成后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)先進(jìn)的測(cè)量手段，除了能滿足模型的測(cè)壓、測(cè)速、流態(tài)觀測(cè)等教學(xué)外，還可以利用該風(fēng)洞進(jìn)行從事橋梁、環(huán)境污染等工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)研究工作。 進(jìn)行汽車研究，汽車風(fēng)洞是必不可少的試驗(yàn)設(shè)備。汽車風(fēng)洞建設(shè)對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展意義重大，沒(méi)有汽車風(fēng)洞，也不能很好推動(dòng)整個(gè)國(guó)家的汽車工業(yè)向前發(fā)展。而汽車風(fēng)洞的主 要任務(wù)是正確模擬氣流流經(jīng)汽車車體表面的流態(tài)以獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確與否決定了汽車氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的成敗。因此，汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究，進(jìn)行汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究將能夠給我國(guó)帶來(lái)巨大的燃油節(jié)省，具有非常大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞： 1： 5；小型車；風(fēng)洞；低湍流；實(shí)驗(yàn) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) is in of a of :5 in of of on on is an of is of o t of is of of to or of or in be to to 1： 5； 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 . I . 1 章 概述 . 1 研究目的及意義 . 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 本課題設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容、研究技術(shù)路線 . 2 第 2 章 汽車風(fēng)洞設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ) . 4 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的目的 . 4 汽車風(fēng)洞功能類型及設(shè)備 . 4 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?. 7 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則與規(guī)范 . 8 本課題采用的模型尺寸 . 10 本章小結(jié) . 11 第 3 章 1： 5 小型 汽車風(fēng)洞設(shè)計(jì) . 12 風(fēng)洞的類型結(jié)構(gòu)確定 . 12 風(fēng)洞試驗(yàn)段幾何參數(shù)的確定 . 13 擴(kuò)壓段 . 15 拐角及其拐角導(dǎo)流片 . 17 迴流段 . 18 穩(wěn)定段及整流裝置 . 19 收縮段 . 20 風(fēng)洞能量比、電機(jī)功率及風(fēng)扇的確定 . 20 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 . 25 本章小結(jié) . 26 第 4 章 計(jì)算機(jī)仿真風(fēng)洞模型建立 . 27 概述 . 27 各部件建模 . 27 模型總裝圖 . 38 本章小結(jié) . 39 第 5 章 結(jié) 論 . 40 參考文獻(xiàn) . 41 致 謝 . 43 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 買(mǎi)文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概 述 研究目的及意義 汽車作為人類交通工具，它的出現(xiàn)和發(fā)展給 人類社會(huì)帶來(lái)了無(wú)可估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。伴隨著汽車日益走向成熟，汽車產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也日臻完善，并不斷推陳出新，而這一切都與汽車的實(shí)驗(yàn)研究密不可分。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)汽車工業(yè)走自主研發(fā)設(shè)計(jì)之路，迫切需要建立起自己的汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，掌握和發(fā)展自己的汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)。這樣既可以節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，又可以快速完成風(fēng)洞技術(shù)的發(fā)展和積累。同時(shí)也可以促進(jìn)我國(guó)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的研究。為人類、為社會(huì)、為中國(guó)汽車工業(yè)自主研發(fā)設(shè)計(jì)作貢獻(xiàn) 在當(dāng)前形勢(shì)下，國(guó)家提出了“節(jié)能減排”的政策，號(hào)召大力開(kāi)展推動(dòng)提高能 源利用效率的科技創(chuàng)新。對(duì)于交通工具來(lái)說(shuō)，改善汽車等交通工具的空氣動(dòng)力學(xué)特性，將是降低汽車燃油消耗，節(jié)省能源的重要方式。進(jìn)行汽車研究，汽車風(fēng)洞是必不可少的試驗(yàn)設(shè)備。汽車風(fēng)洞建設(shè)對(duì)汽車空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展意義重大，沒(méi)有汽車風(fēng)洞，既不可能很好地設(shè)計(jì)出最優(yōu)的汽車，也不能很好推動(dòng)整個(gè)國(guó)家的汽車工業(yè)向前發(fā)展 因此，此次研究就是為了設(shè)計(jì)模擬汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，以最少的費(fèi)用，最優(yōu)化的方法對(duì)汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)。這主要從兩方面考慮：一是經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)；二是社會(huì)角度出發(fā)。首先從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)：達(dá)到節(jié)約成本，用最簡(jiǎn)單的方法去做最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。降低了昂貴的費(fèi)用。為企業(yè)創(chuàng)造了更好地經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)也促進(jìn)了老百姓的買(mǎi)車能力。為整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)騰飛作貢獻(xiàn)。其次從社會(huì)角度出發(fā)：為了滿足行業(yè)的需要、為了汽車工業(yè)的發(fā)展、為了科學(xué)研究技術(shù)作貢獻(xiàn)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1、 國(guó)外研究 國(guó)外，汽車風(fēng)洞建設(shè)較早。 1939 年，德國(guó)的斯圖加特大學(xué)建立了第一座全尺寸汽車空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的風(fēng)洞。它的最高速度高達(dá) 270km/h，可以進(jìn)行高速賽車空氣動(dòng)力學(xué)的研究。隨后，不少汽車企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)開(kāi)始建設(shè)汽車風(fēng)洞。近年來(lái)，不斷有新的專業(yè)汽車風(fēng)洞落成，如 車公司風(fēng)洞。 汽 車風(fēng)洞建設(shè)初期，大量借鑒了航空空氣動(dòng)力學(xué)的研究經(jīng)驗(yàn)和理論。航空空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)規(guī)定風(fēng)洞試驗(yàn)的阻塞比（ =A/中， A 是試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼队懊娣e， 風(fēng)洞的噴口截面面積。雖然航空風(fēng)洞規(guī)定風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí) , 要小于 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 是現(xiàn)在的汽車風(fēng)洞阻塞比已經(jīng)越來(lái)越大，甚至有阻塞比達(dá)到 右的汽車風(fēng)洞。 為了使汽車風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果更加精確，國(guó)外陸續(xù)有專業(yè)的汽車風(fēng)洞裝備地面效應(yīng)模擬設(shè)備。現(xiàn)在幾乎所有的汽車風(fēng)洞都引入地面效應(yīng)模擬設(shè)備，特別是移動(dòng)帶地面效應(yīng)模擬系統(tǒng)。 汽車風(fēng)洞的建設(shè)，帶 來(lái)了汽車風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)的變革和創(chuàng)新。為了適應(yīng)汽車氣動(dòng)噪聲的研究，大量的汽車風(fēng)洞經(jīng)過(guò)改進(jìn)以便能進(jìn)行氣動(dòng)噪聲試驗(yàn)，部分新建的汽車風(fēng)洞直接就定位建設(shè)低噪聲的汽車風(fēng)洞。 近年來(lái)，隨著汽車風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)的提高，汽車風(fēng)洞的試驗(yàn)設(shè)備也不斷提高。這標(biāo)志世界汽車研究又進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。 2、國(guó)內(nèi)研究 目前，我國(guó)汽車風(fēng)洞建設(shè)較晚。 2002 年，吉林大學(xué)汽車風(fēng)洞開(kāi)工建設(shè)。 2005 年，同濟(jì)大學(xué)上海地面交通工具風(fēng)洞中心開(kāi)工建設(shè)?，F(xiàn)在，兩座風(fēng)洞的建設(shè)完成，標(biāo)志著中國(guó)汽車研究進(jìn)入一個(gè)新的階段。 在國(guó)內(nèi)，雖然建設(shè)了國(guó)內(nèi)專業(yè)的汽車風(fēng)洞，但是在汽 車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)上還存在很多不足，國(guó)內(nèi)還不能提供準(zhǔn)確可靠的實(shí)驗(yàn)方法，制約了汽車技術(shù)的提升，不利于我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展。為了我國(guó)汽車工業(yè)更好地發(fā)展，就必須對(duì)國(guó)內(nèi)的汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行充分掌握，改進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備，完善試驗(yàn)技術(shù)，提高試驗(yàn)精度。 本課題設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容、研究技術(shù)路線 1、本課題設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容： 1）進(jìn)行 1:5 小型車模擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室平面布局設(shè)計(jì)； 2）進(jìn)行風(fēng)機(jī)選擇和校核，前后穩(wěn)速倉(cāng)柵設(shè)計(jì)，測(cè)試倉(cāng)設(shè)計(jì)，測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)，環(huán)狀風(fēng)道設(shè)計(jì)， P 型引風(fēng)口設(shè)計(jì)，臺(tái)架支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3）根據(jù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行校核； 4）繪制設(shè)計(jì)系統(tǒng)總 圖和上述部分的結(jié)構(gòu)裝配圖、零件圖。 2、研究技術(shù)路數(shù)： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 N 各環(huán)節(jié)技術(shù)的校核 Y 總體校核 N Y 圖 技術(shù)路線圖 調(diào)查研究、收集資料 總體布局設(shè)計(jì) 各環(huán)節(jié)布局、設(shè)計(jì) 總體修訂 研究成果 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 汽車風(fēng)洞設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ) 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的目的 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的目的在于得到準(zhǔn)確的反映汽車行駛狀態(tài)下的空氣動(dòng)力特性數(shù)據(jù)。汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究下述幾方面問(wèn)題： （ 1）研究汽車空氣動(dòng)力特性，包括汽車的氣動(dòng)阻力特性和操縱穩(wěn)定性等，即通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究汽車的流場(chǎng)作用在汽車上的力和力矩。 （ 2）通過(guò)汽 車表面的壓力分布與流場(chǎng)性能的分析，研究汽車各部件的流場(chǎng)。如雨水的流動(dòng)路徑、污垢附著的作用原理、風(fēng)噪聲、擋風(fēng)玻璃上的作用力等。 （ 3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性。 （ 4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲等特性。 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的類型及設(shè)備 車實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞 汽車風(fēng)洞是進(jìn)行汽車空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備，它實(shí)際是一個(gè)按照一定要求建造的管道，并利用動(dòng)力裝置等設(shè)備在管道中產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)的氣流，使風(fēng)洞試驗(yàn)段能模擬或基本模擬大氣流場(chǎng)的狀態(tài)，以供汽車進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究。 目前世界上的汽車實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞很多，按照試 驗(yàn)段氣流循環(huán)形式來(lái)分，可以分為回流風(fēng)洞和直流風(fēng)洞兩種。圖 回流型風(fēng)洞，回流型風(fēng)洞的特點(diǎn)是通過(guò)試驗(yàn)段的氣流能經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)在返回到試驗(yàn)段，能回收氣流的能量，電機(jī)的功率小，并且能保持恒定的空氣溫度和濕度，缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，設(shè)備大，成本高。 (A) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 （ B） （ C） (D) 圖 回流型風(fēng)洞 圖 直流型 風(fēng)洞。其特點(diǎn)是把通過(guò)試驗(yàn)段的氣流排除在風(fēng)洞外部。該風(fēng)洞設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)電機(jī)功率大，空氣溫度難以恒定，流場(chǎng)品質(zhì)易受外界的干擾。直流型風(fēng)洞又分為吸入式和吹出式，前者的風(fēng)機(jī)在試驗(yàn)段下游的風(fēng)洞中，后者的風(fēng)機(jī)設(shè)置在試驗(yàn)段上游的風(fēng)洞中。 （ A） （ B） 圖 直流型風(fēng)洞 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 按照試驗(yàn)段的類型分為開(kāi)式風(fēng)洞、閉式風(fēng)洞及半開(kāi)式風(fēng)洞三種。圖 示。 （ A） （ B） （ C） 圖 洞試驗(yàn)段形式 A）開(kāi)式 B)閉式 C)半開(kāi)式 按照試驗(yàn)段尺寸分類，可分為試驗(yàn)段尺寸幾十毫米的微型低速風(fēng)洞，試驗(yàn)段尺寸為 1 小型低速風(fēng)洞，試驗(yàn)段尺寸為 2 4m 的中型低速風(fēng)洞，試驗(yàn)段尺寸 8 車風(fēng)洞測(cè)量設(shè)備 （ 1）氣動(dòng)力天平 氣動(dòng)力天平是汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)用來(lái)測(cè)量模型或汽車的空氣動(dòng)力和力矩的測(cè)試儀器。 （ 2）氣動(dòng)力天平的選擇原則 1）根據(jù)需要測(cè)量的模型或?qū)嵻嚉鈩?dòng)力 和力矩?cái)?shù)目選擇相應(yīng)的氣動(dòng)力天平。 2）根據(jù)需要測(cè)量的模型或?qū)嵻嚉鈩?dòng)力和力矩的大小選擇相應(yīng)測(cè)量的范圍和量程的氣動(dòng)力天平。 3）要有良好的線性關(guān)系，即氣動(dòng)力或力矩的讀數(shù)隨外載荷的變化關(guān)系接近或呈線性關(guān)系。 4）選擇受外界干擾小的氣動(dòng)力天平。 5）選用靈敏度高、強(qiáng)度和剛度的天平。 6）選擇精度、準(zhǔn)確度較高的氣動(dòng)力天平。 （ 3）氣流參數(shù)測(cè)量?jī)x器 1）壓強(qiáng)測(cè)量?jī)x器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 壓強(qiáng)測(cè)量?jī)x器主要是壓強(qiáng)計(jì)、測(cè)壓傳感器及壓強(qiáng)傳導(dǎo)裝置。常用的壓強(qiáng)計(jì)是液壓柱式壓強(qiáng)計(jì)，有 U 型管壓強(qiáng)計(jì)、單管壓強(qiáng)計(jì)、斜管微壓計(jì)及多 管壓強(qiáng)計(jì)等。這些壓強(qiáng)計(jì)大多數(shù)是以已知的參考?jí)簭?qiáng)作為比較對(duì)象進(jìn)行測(cè)量的，參考?jí)簭?qiáng)多為大氣壓強(qiáng)。 目前較多的測(cè)壓傳感器有應(yīng)變式、壓阻式、電容式、電感式及壓電式等。壓強(qiáng)傳遞裝置主要由壓強(qiáng)傳遞導(dǎo)管和壓強(qiáng)掃描閥組成。 2）壓強(qiáng)測(cè)量 車身表面靜壓測(cè)量 通常在模型表面上沿其法向開(kāi)小孔，以測(cè)量局部靜壓強(qiáng)。測(cè)壓小孔直徑 d 應(yīng)在 2圍內(nèi)， h/d 2，測(cè)壓孔軸線應(yīng)盡量垂直壁面，孔內(nèi)壁光滑，孔口無(wú)毛刺，表面五凹坑或凸起。 氣流靜壓測(cè)量 在氣流場(chǎng)中某一點(diǎn)處放置一靜壓管，就可以測(cè)出該點(diǎn)的靜壓強(qiáng) 。實(shí)驗(yàn)前，必須對(duì)靜壓管都進(jìn)行校準(zhǔn)。 氣流總壓測(cè)量 在流場(chǎng)中某一點(diǎn)處放置總壓強(qiáng)管，就可以測(cè)出氣流在該點(diǎn)處的總壓強(qiáng)。 （ 4）溫度測(cè)量?jī)x器 由于雷諾數(shù)隨溫度變化的幅度很大，所以每次實(shí)驗(yàn)都要測(cè)量并記錄風(fēng)洞的溫度。測(cè)量溫度時(shí)通常使用大氣溫度計(jì)，把它放置在沒(méi)有氣流擾動(dòng)的位置，就能準(zhǔn)確地測(cè)量。 （ 5）氣流速度測(cè)量 測(cè)量氣流速度用風(fēng)速管。它是由總壓強(qiáng)管和靜壓強(qiáng)管組合在一起而構(gòu)成的總靜壓強(qiáng)管。 （ 6）氣流方向測(cè)量 采用五孔探頭和恒溫式熱線風(fēng)速儀測(cè)量試驗(yàn)段的氣流方向。 （ 7）數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng) 進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，使用低電平數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它由信號(hào)調(diào)節(jié)器、多路開(kāi)關(guān)、低電平放大器、采樣 保持器、數(shù) A/D）轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)記錄裝置及微型計(jì)算機(jī)等組成。 車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?型尺寸 風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鶕?jù)選用的風(fēng)洞試驗(yàn)段尺寸采用 3： 8、 1： 5、 1： 4、 1： 10、 1： 1等比例尺寸。 型的外形和結(jié)構(gòu) (1) 外形模型 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 為了保證模型試驗(yàn)的流場(chǎng)與汽車行駛的流場(chǎng)相近，必須保證模型與實(shí)車幾何相似。根據(jù)模型尺寸與實(shí)車尺寸之間的比例關(guān)系，能夠把模型外部尺寸確定下來(lái)。對(duì)于進(jìn)氣口，駕駛室內(nèi)流及附面層 等還不能用簡(jiǎn)單的幾何相似來(lái)模擬，而應(yīng)采用特殊的模擬方法進(jìn)行模擬。 1）進(jìn)氣口與駕駛室內(nèi)流的模擬 汽車行駛時(shí)，氣流的一部分從前窗底部進(jìn)入駕駛室，從出口排除，其余氣流都均勻地從外表面繞過(guò)，通常不發(fā)生氣流分離。進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般不模擬內(nèi)流，把進(jìn)、出氣口都堵死，僅模擬外部流。如果簡(jiǎn)單地把進(jìn)、出氣口堵死，實(shí)驗(yàn)時(shí)氣流將在進(jìn)、出氣口處產(chǎn)生分離。為此，在進(jìn)氣口前邊加裝一個(gè)流線型旋轉(zhuǎn)體，既消除了氣流分離，又使兩個(gè)繞流流譜相似。 （ 2）模型結(jié)構(gòu) 模型的結(jié)構(gòu)與汽車結(jié)構(gòu)差異較大，一方面模型結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，另一方面模型除 了用于測(cè)定整車的空氣動(dòng)力特性外，還用于測(cè)定各總成、部件對(duì)空氣動(dòng)力特性的影響，因此，模型最好采用可拆卸式的組合結(jié)構(gòu)。模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：其拐角部位、前部和后部以及處于分離區(qū)附近的車燈、后視鏡、空氣進(jìn)口、空氣出口、空調(diào)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和車門(mén)縫部位等細(xì)部的造型都應(yīng)特別注意，模型應(yīng)模擬車底細(xì)部，車底部后橋、傳動(dòng)系、排氣管等的凸凹應(yīng)能再現(xiàn)，車輪模擬可轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。 此外，要求組合模型的各部分能方便而準(zhǔn)確的安裝。為此，要求模型安裝系統(tǒng)必須具有足夠的剛度，確保偏轉(zhuǎn)力不能引起測(cè)量誤差；必須在地板上按精確比例裝配模型，使模型呈 現(xiàn)原型的姿勢(shì)；安裝時(shí)，模型與地板以及支架與地板都不能發(fā)生干涉；模型連接在氣動(dòng)力天平上時(shí)，不得產(chǎn)生太大的氣流干擾。 型的材料與加工 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛蠖嗖捎煤颂夷?、楠木及紅松等優(yōu)質(zhì)木材制造，對(duì)于小而薄的結(jié)構(gòu)，也可以采用鋁等金屬制造。在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于模型上承受的載荷較小，優(yōu)質(zhì)木材能滿足強(qiáng)度要求，并且木材易于加工，便于局部修改，所以優(yōu)質(zhì)木材是較理想的制造模型材料。但是木材也存在缺點(diǎn)，易變形，因此加工前應(yīng)對(duì)木材進(jìn)行干燥處理，并且最好把木條加工成方條，用粘接劑把方條粘接在一起，作為毛胚。 汽 車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則與規(guī)范 車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)概述 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是將汽車或者汽車模型安置在汽車風(fēng)洞中，開(kāi)啟風(fēng)洞產(chǎn)生固定速度的風(fēng)，采集固定風(fēng)速下汽車受到的氣動(dòng)六分力數(shù)據(jù)，進(jìn)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到六分力系數(shù)；也可以采集汽車車身表面氣動(dòng)力等數(shù)據(jù)，獲得車身表面壓力分布；或者借助某些流動(dòng)顯示和測(cè)量手段，對(duì)汽車周圍流動(dòng)進(jìn)行顯示和測(cè)量。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，有定量實(shí)驗(yàn)和定性實(shí)驗(yàn)。定量實(shí)驗(yàn)和定性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，是汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究的有效方法。定量實(shí)驗(yàn)是指天平測(cè)力實(shí)驗(yàn)和壓力分布實(shí)驗(yàn)等，可以直接測(cè)定作用在車身上的氣動(dòng)力、力矩和壓力值。 定性實(shí)驗(yàn)是指流態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)，如煙流法、絲帶法、油膜法、激光流態(tài)顯示法等。通過(guò)流態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)?zāi)苤苯佑^察流場(chǎng)，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行定性分析，再結(jié)合六分力測(cè)量和壓力分布測(cè)量等定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就能夠了解流場(chǎng)的流動(dòng)機(jī)理，如渦流、分離現(xiàn)象等。判斷流場(chǎng)的氣動(dòng)特性。 車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則 （ 1） 實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞應(yīng)產(chǎn)生足夠的均勻流場(chǎng)，其中包括均勻的風(fēng)速分布和流向分布、低紊流度以及模擬路面的薄的邊界層厚度。 （ 2） 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)際汽車幾何形狀相似，模型既要保證幾何尺寸的精度，又要具有一定的剛度。模型按幾何比例縮小，并具有足夠精確的細(xì)部模擬， 以保證各個(gè)重要的局部流場(chǎng)的真實(shí)模擬。 （ 3） 雷諾數(shù)模擬。雷諾數(shù)主要影響模型表面的附面層狀態(tài)，即影響附面層的層流、紊流、轉(zhuǎn)捩點(diǎn)的位置以及分離點(diǎn)的位置，從而影響模型的最小氣動(dòng)阻力系數(shù) 此要求實(shí)驗(yàn)時(shí)的雷諾數(shù)盡量接近實(shí)車行駛時(shí)的雷諾數(shù)。 雷諾數(shù)是表征流體粘性對(duì)其氣動(dòng)影響特征的無(wú)量綱參數(shù)，它代表流體所受慣性力與粘性力之比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (式中 p 流體密度； U 流體粘性； L 物體特征長(zhǎng)度； V 速度； 由于風(fēng)洞中的工作介質(zhì)是空氣，其溫度與大氣相差不大，因此空氣密度 p、粘性 u 與大氣也相差不多。由式 (知，要使實(shí)驗(yàn)時(shí)的雷諾數(shù)與實(shí)車行駛時(shí)相等，應(yīng)使 v、 L 相等，即 模型的尺寸比實(shí)車縮小多少倍，應(yīng)使實(shí)驗(yàn)風(fēng)速增大增大多少倍。但是，由于風(fēng)速的提高受到壓縮性的限制，這就限制了雷諾數(shù)的提高。又由于風(fēng)速的提高，氣流的能量損失迅速增大，消耗的功率也急驟增大，因此一般的實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞很難做到實(shí)驗(yàn)時(shí)的雷諾數(shù)與實(shí)車行駛時(shí)的雷諾數(shù)相等。 為了滿足雷諾數(shù)相似要求，該值被稱為臨界雷諾數(shù)。除雷諾數(shù)效應(yīng)外，在高速氣流試驗(yàn)的情況下，還黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 存在壓縮性的問(wèn)題，但對(duì)汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)可認(rèn)為不存在壓縮性的影響，因此可在此條件下進(jìn)行汽車空氣動(dòng) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)。 （ 4） 盡量排除風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的支架及洞壁的干擾。為了限制洞壁干擾的影響，一般汽車模型在橫擺角為零時(shí)的正面投影面積不超過(guò)試驗(yàn)段橫截面積的 5 ，高度不超過(guò)試驗(yàn)段高度的 30，在有橫擺角的情況下，模型的寬度應(yīng)小于風(fēng)洞寬度的 30 。如果超過(guò)其上述數(shù)值，則要對(duì)其洞壁干擾修正，以達(dá)到消除洞壁干擾的目的。 （ 5） 風(fēng)洞流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。模型放置在風(fēng)洞之前，應(yīng)對(duì)空風(fēng)洞進(jìn)行流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。要測(cè)量試驗(yàn)段橫截面的紊流度、地板上的靜態(tài)壓強(qiáng)、軸向靜壓梯度、橫向氣流偏角、縱向氣流偏角、氣流均勻性等流場(chǎng)特 性以及放置模型前緣位置的地板邊界層厚度。 本課題采用的模型尺寸 根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，模型尺寸 1： 5 比例尺寸，實(shí)驗(yàn)車型選擇長(zhǎng)安轎車 “志翔”作為試驗(yàn)車，該車的基本參數(shù)如下表 示； 基本參數(shù) 長(zhǎng) /寬 /高 （ 4600/1800/1475 軸距 （ 2650 輪距 （ 前后 ） （ 1500/1487 最小離地間隙 （ 138 油箱容積 （ L) 58 表 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 對(duì)于本文的研究，空氣密度 3/ ,大氣壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，試驗(yàn)風(fēng)速v=60ms,模型特征長(zhǎng)度 L=920氣粘度 210 1 9 4u ,則對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)為： 603 . 7 2101 . 7 8 9 4109 2 0601 . 2 0 5u （ 本章小結(jié) 本章主要介紹了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的類型及其設(shè)備，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則與規(guī)范，汽車風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀橐院蟮难芯康於肆己玫幕A(chǔ)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 1： 5 小型汽車風(fēng)洞設(shè)計(jì) 風(fēng)洞的類型結(jié)構(gòu)確定 1、類型結(jié)構(gòu)確定 本文主要對(duì)汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)前面的介紹及其對(duì)比，本課題采用 1： 5 模型結(jié)構(gòu)，風(fēng)洞的結(jié)構(gòu)形式采用單回流閉式風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。采用該結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞其特點(diǎn)比較優(yōu)越。布局如圖 （ 示： 圖 風(fēng)洞的各部件 下面對(duì)風(fēng)洞的各個(gè)部件進(jìn)行介紹： （ 1） 試驗(yàn)段。風(fēng)洞中進(jìn)行模型試驗(yàn)的部件，是整 個(gè)風(fēng)洞的中心； （ 2） 擴(kuò)壓段，又稱擴(kuò)散段。是把氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，以減小風(fēng)洞的損失； （ 3） 拐角。共四個(gè)拐角，擴(kuò)壓段后為第一個(gè)拐角，依次是二、三、四拐角； （ 4） 拐角導(dǎo)流片。為了保證氣流經(jīng)過(guò)拐角時(shí)改變流動(dòng)方向而不出現(xiàn)分離，四個(gè)拐角都必須安置拐角導(dǎo)流片； （ 5） 風(fēng)扇； （ 6） 電機(jī)。電機(jī)一般裝在整流罩內(nèi)，但是也可以裝在風(fēng)洞外，用長(zhǎng)軸傳入而帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)； （ 7） 整流罩。使風(fēng)扇前后保持流線型，改善氣流的性能，尤其是防止分離； （ 8） 迴路段。把空氣導(dǎo)回到試驗(yàn)段上游的管道； （ 9） 穩(wěn)定段。使氣流保持均勻的穩(wěn)定的管道。內(nèi)裝蜂窩器整流設(shè)備； （ 10） 蜂窩器。主要對(duì)氣流起導(dǎo)直 的作用； （ 11） 收縮段。使氣流均勻加速的收縮管道； 2、對(duì)汽車風(fēng)洞性能的基本要求： （ 1） 氣流的主流品質(zhì) 要求縱、側(cè)向速度的均勻性、紊流度和尺寸要模擬真實(shí)道路狀況。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 2） 限制試驗(yàn)段洞壁對(duì)流場(chǎng)的干擾 為了限制洞壁的干擾影響，美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)制訂了“汽車風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)則規(guī)范”。 （ 3） 實(shí)驗(yàn)雷諾數(shù)與實(shí)際雷諾數(shù)相似。 （ 4） 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)車的幾何形狀相似。 風(fēng)洞試驗(yàn)段幾何參數(shù)的確定 1、試驗(yàn)段設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 試驗(yàn)段的氣流品質(zhì)要達(dá)到要求。最基本的是氣流必須是均勻的穩(wěn)定的。 （ 2） 試驗(yàn)段的口徑與截面形狀。試驗(yàn)段的口徑對(duì)圓截面是指它的直徑，對(duì)非圓截面是指其截面特征長(zhǎng)度。但是在滿足試驗(yàn)要求的前提下，口徑應(yīng)盡量小。 （ 3） 試驗(yàn)段風(fēng)速。對(duì)風(fēng)速的要求主要來(lái)自雷諾數(shù)。風(fēng)速大一些，風(fēng)扇的效率比較高，風(fēng)洞的能量比也高。但是驅(qū)動(dòng)功率是與風(fēng)速的三次方成比例。 （ 4） 裝卸模型方便。 （ 5） 安裝有關(guān)設(shè)備方便。 （ 6） 試驗(yàn)段必須安裝門(mén)窗，一方面是為了實(shí)驗(yàn)人員和模型的出入；另一方面是為了觀測(cè)和攝像等。在可能的情況下，門(mén)窗盡量大些。 2、試驗(yàn)段截面氣動(dòng)外形的選擇 對(duì)于汽車實(shí)驗(yàn) 風(fēng)洞，選擇試驗(yàn)段截面氣動(dòng)外形的原則是：在滿足試驗(yàn)要求的前提下，采用最小的截面面積，以減小風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率；在給定截面積的情況下，其截面特性應(yīng)盡可能有利于復(fù)現(xiàn)汽車模型的繞流特性，以使風(fēng)洞的洞壁干擾降至最低。以下是可供選擇的風(fēng)洞試驗(yàn)段截面形狀，如圖 示。截面 A 是航空風(fēng)洞常用的截面外形，為對(duì)稱的切角矩形；截面 B 為半圓形；截面 C 為非對(duì)稱切角矩形。后者是參照汽車截面的輪廓線按照比例放大的，其截面面積與截面 B 的截面面積相等。這三種截面形狀中， B、 C 兩種截面形狀較適宜汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。 圖 試驗(yàn)段的截面形狀 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3、試驗(yàn)段幾何參數(shù)的確定 （ 1） 截面的高寬比 考慮到實(shí)壁邊界對(duì)汽車模型試驗(yàn)的影響，以 r=1/3 作為實(shí)壁試驗(yàn)段中參數(shù)選擇的依據(jù)（ L/L 為垂直風(fēng)洞中心線測(cè)得的模型水平方向的最大寬度， L/模型最高點(diǎn)距地板的距離， 地板與風(fēng)洞頂壁間的距離，如圖 示） 圖 試驗(yàn) 段的截面尺寸 （ 2） 試驗(yàn)段長(zhǎng)度 進(jìn)行汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，要將試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭糜趯?shí)驗(yàn)地板上，該地板的長(zhǎng)度除了能容納模型及其前方的流動(dòng)均勻流場(chǎng)外，還應(yīng)留出邊界層控制裝置所需要的長(zhǎng)度。此外，在模型的下游，還要留有足夠的長(zhǎng)度，使氣流在進(jìn)入擴(kuò)散段前，其尾流獲得充分的發(fā)展。這樣對(duì)提高風(fēng)洞運(yùn)轉(zhuǎn)效率有利。一般地板的長(zhǎng)度為模型長(zhǎng)度的 5 7 倍，寬度至少為模型寬度的 2 倍。 （ 3） 非對(duì)稱切角尺寸 汽車實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞多采用沿軸向呈線性變化的切角填塊來(lái)消除洞壁邊界層位移厚度對(duì)流場(chǎng)軸向壓力梯度的影響。入口截面切角高度和出口截面下截角高度是固 定的，出口截面上切角高度是可以調(diào)節(jié)的，以便在流場(chǎng)校測(cè)中，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件與要求來(lái)調(diào)節(jié)高度，直到獲得滿意的靜壓分布為止。 （ 4） 實(shí)驗(yàn)地板在試驗(yàn)段中的垂直位置 選擇實(shí)驗(yàn)地板在試驗(yàn)段中的垂直位置的原則是：有用實(shí)驗(yàn)截面面積應(yīng)盡可能大，以減弱頂壁的干擾；地板下部流動(dòng)阻力應(yīng)減至最小，以防止地板前緣流線彎曲；保證不同縮尺比例的模型均可置于試驗(yàn)段中心區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。 所以根據(jù)第 （ （ 章節(jié)，就可以確定試驗(yàn)段的幾何參數(shù)。已知試驗(yàn)車長(zhǎng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 L=4600 B=1800 H=1475例尺寸 1： 5，所以則有模型尺寸長(zhǎng)20 60 95 根據(jù) r=1/3， L/L/： 312 9 53 6 0/ (所以有： 59216 （ 一般地：地板長(zhǎng)度應(yīng)為模型長(zhǎng)度的 5 7 倍；寬度至少為模型寬度的 2 倍。所以取地板長(zhǎng)度為模型長(zhǎng)度的 5 倍，寬度為模型寬度的 5 倍。所以有： 0 03 6 055； 9218002165921659H 00 ； （ 092055 ； 擴(kuò)壓段 擴(kuò)壓段也稱擴(kuò)壓器或擴(kuò)散段。擴(kuò)壓段的作用是把氣流的動(dòng)能變成壓力能。在沒(méi)有分離的情況下，氣流在擴(kuò)壓段的損失主要有兩種，一是摩擦損 失。另一種是擴(kuò)壓損失，但本質(zhì)是摩擦損失。 設(shè)擴(kuò)壓段的入口截面積的參數(shù)為 1,口截面的參數(shù)為 2,壓段的幾何特性如圖 示： 圖 壓段入口截面參數(shù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 流經(jīng)擴(kuò)壓段的總損失為： sf (摩擦損失為： 42121 128121f 平均(擴(kuò)壓損失為： 42121 12 (所以總的 損失為： 42121 平均 (壓力損失系數(shù)為： 平均 (從以上公式可知，當(dāng)擴(kuò)散比一定時(shí)，隨擴(kuò)散角 a 的增大，擴(kuò)壓損失增加而摩擦損失減少?？倱p失先減小后增大（如圖 示：有一個(gè)最小值。即最佳擴(kuò)散角： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 擴(kuò)壓段損失系數(shù) （ 2/1/ 21 影響擴(kuò)壓效率的主要因素是擴(kuò)散角。管道的截面形狀、擴(kuò)散比以及壁面粗糙度等也有影響。如果擴(kuò)散角過(guò)大，雖然可以縮短擴(kuò)壓段長(zhǎng)度，但在洞壁上容易發(fā)生氣流分離，造成很大的氣流損失，不僅使擴(kuò)壓效率降低，而且會(huì)影響氣流品質(zhì)。但是擴(kuò)散角又不能過(guò)小，小了會(huì)使整個(gè)風(fēng)洞的造價(jià)提高。所以要選擇適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散角。 拐角及其拐角導(dǎo)流片 在回流風(fēng)洞中，氣流沿洞體循環(huán)一次轉(zhuǎn) 360，在單回流風(fēng)洞中，氣流需要通過(guò)四個(gè) 90 拐角。在有些高壓的環(huán)形回路風(fēng)洞中，氣流通過(guò)二個(gè) 180 的拐角。 拐角是風(fēng)洞的一個(gè)重要部件。氣流在四個(gè)拐角的全部損失可以占風(fēng)洞總損失的40 60。氣流經(jīng)過(guò)拐角是容易發(fā)生分離，出現(xiàn)很多漩渦，因而使流動(dòng)不均勻或發(fā)生脈動(dòng)。因此必須裝拐角導(dǎo)流片，目的是防止分離和改善流動(dòng)。 沿風(fēng)洞轉(zhuǎn)角對(duì)稱線上布置一排垂直的導(dǎo)流片，稱為拐角導(dǎo)流片，是減少損失的一個(gè)很有效的措施。加導(dǎo)流片后，相當(dāng)于保持當(dāng)?shù)氐霓D(zhuǎn)彎半徑 R，以及風(fēng)洞高度 W 不變，從而大大的減 少流動(dòng)的寬度 D。從物理意義上看，加導(dǎo)流片后，氣流轉(zhuǎn)彎的離心力作用于導(dǎo)流片上，避免了氣流的壓力增加，同時(shí)也是流動(dòng)更加順暢。 單回流風(fēng)洞的每個(gè) 90 拐角都必須設(shè)置拐角導(dǎo)流片，每排導(dǎo)流片的數(shù)量為 1020 個(gè)，有時(shí)多至 40 個(gè)左右，導(dǎo)流片之間的相互位置應(yīng)保持以下的關(guān)系：設(shè)導(dǎo)流片的弦長(zhǎng)為 C，間距為 值常在 間。 W/大于 6。 下圖為導(dǎo)流片改善流動(dòng)狀態(tài)的情況如圖 示： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （ a）沒(méi)有導(dǎo)流片 （ b） 有 導(dǎo)流片 圖 拐角流動(dòng)的速度分布 下圖為導(dǎo)流片的剖面形狀及其導(dǎo)流片的性能如圖 示： （ a） 圓弧型 （ b） 圓弧帶直線型 （ c）翼剖面型 圖 導(dǎo)流片的剖面形狀 表 各種導(dǎo)流片的性能 剖面形狀 最佳間距比 （ 損失系數(shù) K C 為特征長(zhǎng)度） 圓弧型 右 0000 左右 圓弧帶直線型 右 0000 左右 翼剖面型 右 0000 左右 此外，在選擇導(dǎo)流片時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的導(dǎo)流片。 迴流段 在風(fēng)洞管道中，風(fēng)扇系統(tǒng)后至第三拐角和第一二拐角之間的迴流段，經(jīng)常仍采用擴(kuò)張管道，因此也是一個(gè)擴(kuò)壓段。之所以要繼續(xù)擴(kuò)張：一是為了繼續(xù)把動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能，減少氣流損失，尤其是 經(jīng)過(guò)拐角和整流裝置的損失；而是增加管道面積，以得到比較大的收縮比。迴流段的平均速度比較低了，因而損失不會(huì)大，若為了縮短風(fēng)洞的總長(zhǎng)度，可以采用比較大的擴(kuò)散角，如 a=8 9。但是也可以采用 6 的擴(kuò)散角，以減少氣流分離的可能性。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 穩(wěn)定段及整流裝置 穩(wěn)定段又稱安定段。整流裝置為蜂窩器，目的是使氣流均勻或降低紊流度，所以為整流裝置。收縮段的設(shè)計(jì)，以均勻來(lái)流為前提。如果來(lái)流不均勻，則收縮段出口的氣流也是不均勻的，紊流度也比較高，甚至可能存在大的漩渦。因此，氣流進(jìn)入收縮段之前，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)穩(wěn)定段，以及蜂窩器等 ，使氣流變得均勻，從而保證試驗(yàn)段流場(chǎng)的品質(zhì) （ 1） 穩(wěn)定段 穩(wěn)定段通常是一個(gè)等截面管道。穩(wěn)定段對(duì)氣流的影響是由于它的長(zhǎng)度。相當(dāng)長(zhǎng)度的等截面管道對(duì)氣流有穩(wěn)定作用。如果穩(wěn)定段中不設(shè)置任何整流裝置，它就必須足夠長(zhǎng)，使得氣流在流動(dòng)的過(guò)程中有足夠的時(shí)間調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向、速度分布并衰減紊流度。實(shí)際上一般穩(wěn)定段都設(shè)有整流裝置。 穩(wěn)定段的長(zhǎng)度首先要保證安裝蜂窩器，其次還必須要有一段長(zhǎng)度，使氣流經(jīng)過(guò)后逐漸穩(wěn)定。因此為滿足要求，穩(wěn)定段的長(zhǎng)度一般按一下數(shù)據(jù)確定：收縮比小于 5，穩(wěn)定段的長(zhǎng)度為直徑的 ；如果大于 5， 則長(zhǎng)度為直徑的 。收縮比定義為收縮段入口面積與出口面積之比，即穩(wěn)定段與試驗(yàn)段面積之比。這樣有利于改善氣流性能有好處。 （ 2） 蜂窩器 蜂窩器由許多方形、圓形或六角形的等截面小管道并列組成，蜂窩器的作用是是在于導(dǎo)直氣流，使其平行于風(fēng)洞軸線。同時(shí)，蜂窩器對(duì)氣流的摩擦還有利于改善氣流的速度分布。 蜂窩尺寸一口徑 M 和長(zhǎng)度 l 表示，如圖 示，圖 幾種比較常見(jiàn)的蜂窩格子以及長(zhǎng)徑比 l/M=6 時(shí)，各種蜂窩格子的損失系數(shù) K。 圖 窩器尺寸 圖 見(jiàn)的蜂窩器格子及其損失系數(shù) 影響蜂窩器性能的主要參數(shù)是蜂窩器長(zhǎng)度 l 和口徑 M。長(zhǎng)度 l 越大，整流效果越好，但損失增加。 M 值越大，蜂窩器對(duì)降低紊流度的效果越顯著。一般的參數(shù)范圍為 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 l/M=5 10； M=5 30體尺寸應(yīng)該根據(jù)穩(wěn)定段大小及氣流的性能要求而確定。 收縮段 收縮段是風(fēng)洞中至關(guān)重要的部分。收縮段的作用是加速氣流，使其達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需要的速度。收縮段應(yīng)滿足以下要求。 （ 1） 氣流沿收縮段流動(dòng)時(shí)，洞壁上不出現(xiàn)分離。一般說(shuō)來(lái)，氣流在加速過(guò)程中是不易分離的。只要壁 面收縮不太劇烈，分離是可以避免的。 （ 2） 收縮段出口的氣流要求均勻、平直而且穩(wěn)定。 （ 3） 收縮段不宜過(guò)長(zhǎng)。收縮段過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使風(fēng)洞建設(shè)投資增加，而且能量損失也增大。收縮段的性能主要取決于收縮比。即收縮段進(jìn)口面積與出口面積之比。 此外，收縮段長(zhǎng)度一般可采用進(jìn)口直徑的 。收縮比越大，長(zhǎng)度與進(jìn)口直徑的比值越小。 風(fēng)洞能量比、電機(jī)功率及風(fēng)扇的確定 氣流在風(fēng)洞管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)必然會(huì)有能量損失。這種損失來(lái)自幾個(gè)方面。一是氣流與固體邊界包括洞壁、拐角導(dǎo)流片、蜂窩器以及各段等的摩擦；一是物體表面的氣 流分離，引起漩渦，紊流等。在相同的試驗(yàn)段流動(dòng)條件下，氣流經(jīng)過(guò)風(fēng)洞的回路的損失越小，則需要風(fēng)扇補(bǔ)充的能量就越低。風(fēng)扇和電機(jī)的效率就越高，消耗的電能就越低。因而存在一個(gè)風(fēng)洞效率問(wèn)題，而度量風(fēng)洞效率的參數(shù)就是能量比。 能量比定義為試驗(yàn)段氣流的動(dòng)能流率（即單位時(shí)間通過(guò)的動(dòng)能）與通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)輸入風(fēng)洞的功率之比。由于計(jì)量輸入功率的范圍不同，可以有三種不同的能量比。 (1) 以電網(wǎng)輸給風(fēng)洞電機(jī)的功率作為輸入功率，包括電機(jī)在內(nèi)的能量比： 機(jī) (式中， p, F 分別為氣流的密度，速度和試驗(yàn)段截面積。 E 和 I 為輸入電機(jī)的電壓和電流。 （ 2） 以電機(jī)輸給風(fēng)扇的功率作為輸入功率，包括風(fēng)扇在內(nèi)的能量比： 扇 （ 式中， N 為電機(jī)的輸出功率，即輸給風(fēng)扇的功率。 N,電機(jī)為 電機(jī)功率。 （ 3） 以風(fēng)扇輸給氣流的功率為輸入功率的風(fēng)洞能量比： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 3021 （ 式中風(fēng)扇為風(fēng)扇系統(tǒng)的效率。由以上定義可得下式： 風(fēng)洞風(fēng)扇風(fēng)扇 （ 風(fēng)洞風(fēng)扇電機(jī)風(fēng)扇電機(jī)電機(jī)