SHFD低速风洞旋转体机身测压实验报告DOC.docx
《SHFD低速风洞旋转体机身测压实验报告DOC.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SHFD低速风洞旋转体机身测压实验报告DOC.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
SHFD低速风洞旋转体机身测压实验报告DOC
SHFD低速风洞
旋成体机身模型测压试验数据处理
报告
院系：
专业：
飞行器设计与工程
班级：
学号：
姓名：
风洞试验任务书
姓名：
班级：
学号：
2指导教师：
完成日期：
2015年9月20日
实验小组：
第二组
组长：
（学号：
）
小组成员：
学号
姓名
纵向alpha
横向β
alpha=4
alpha=8
0
32
-16
4
2
36
-12
8
4
40
-8
12
6
44
-4
16
8
48
0
-16
10
52
4
-12
12
56
8
-8
14
60
12
-4
16/18
16
0
20/24/28
0
4
风速
27m/s
试验任务表
实验风洞：
SHFD时间：
2015.8.31~2015.9.20
试验类型
试验状态
备注
旋成体机身测压试验
纵向实验
=0o：
=0o~20o；△=2o
=24o~60o；△=4o
试验风速
V=27m/s
横向实验
=4o：
=-16o16o；△=4o
=8o：
=-16o16o；△=4o
摘要
本次的试验就是测量旋成体机身表面的压强分布，绘制压力曲线，采用SHFD低速风洞对旋转体机身进行吹风试验。
分别完成其纵向实验和横向实验，通过压力扫描系统可以在计算机中得到旋转体机身表面各截面上测压口的压力。
通过计算可以得到其压力系数，最后通过tecplot软件即可画出各个截面的压力分布情况以及上下子午线的压力分布情况。
关键词旋成体机身风洞试验纵向试验横向实验tecplot
第一章实验名称及要求
1.1实验名称
旋成体机身测压试验
1.2实验要求
通过试验深化对空气动力学的理论的理解，初步掌握空气动力低速风洞试验技术：
常规测力实验设备的使用，了解使用工业控制机对风洞风速和模型姿态角控制和信号采集及处理的基本方法。
熟悉低速风洞标模试验的气动力变化规律，初步掌握风洞试验数据的修正、处理和分析的方法，掌握科学计算、试验曲线绘图软件的应用。
第二章实验设备
本次试验采用沈阳航空工业学院SHFD低速闭口回流风洞（如图2.1）
2.1风洞主要几何参数
风洞试验段：
闭口宽×高×长=1.2m×1.0m×3m，四角切角。
风洞收缩段：
收缩比n=8，长２.５m。
图2.1沈阳航空学院SHFD低速闭口回流式风洞气动轮廓图
风洞稳定段：
圆形，截面尺寸直径3.57m，总长2m。
蜂窝器为正六角形孔，对边距20mm，深300mm。
阻尼网共6层，20目。
2.2风洞动力系统
变频器驱动三项异步交流电机带动螺旋桨工作。
变频器功率75kW；电机为四极，功率75kW。
桨叶翼型为RAF-D,-E，共6叶。
2.3控制和数据采集系统
风洞的控制系统是由计工业控制计算机（研华610H）、风速传感器（DCXL-10D）和变频器（SPF-75）组成，用VB语言开发的控制程序，对风速进行闭环控制，风速的控制精度为±0.2m/s。
模型姿态控制由计算机、步进电机驱动器（BQH-300Y）和步进电机（110BF003）分别带动模型支撑系统（尾撑和腹撑）做垂直面内转动（称为迎角α）。
迎角α转动范围为-15°~+25°，侧滑角由转盘涡轮蜗杆手动控制，β转动范围为-180°~+180°。
由旋转编码器实施测量转动角度。
数据采集系统是通过数据采集处理程序驱动，将杆式应变天平受力（或力矩）变形感应到的电压变化信号和压力传感器输出的电压信号，通过信号调理器（XL2102E）及高精度稳压电源（XL2101）对信号进行滤波、放大后，送入12位数据采集卡（PCL－818L）变为数字量，进入计算机中央处理器处理。
2.4压力扫描系统
电子压力扫描阀引进西北工业大学的DSY－JB，系统是集压力测量、数据采集、在线校准和数据处理于一体的压力测试系统。
其主要特点是：
实现了多点、快速和高精度的压力测量。
采用压力扫描阀系统可以提高压力测量效率、试验数据的质量和试验的可靠性。
（使用见其说明书）
系统的主要技术性能：
●测压通道：
96点
●量程：
±2.5KPa（64通道）;±7.0KPa（32通道）
●测压精度：
±0.2％FS
●扫描速率：
20000点/秒
图2.4.1风洞实验风速、角度控制系统流程
图2.4.2旋成体试验数据测量和采集系统流程
2.5SHFD风洞流场的主要技术指标
表1：
SHFD风洞流场技术指标
流场技术参数
指标
备注
最大速度Vmax（m/s）
50
实验中单位全部采用ISO国际标准单位制
最小稳定速度Vmin（m/s）
5
轴向静压梯度|dCp/dx|（1/m）
≤0.005
场系数μi
0.0045
平均气流偏角|α|
≤0.5°
平均气流偏角|β|
≤0.5°
时间稳定性η
0.005
湍流度
≤0.14％
2.6试验模型
旋成体机身侧压模型为全钢结构，机身长度532mm，机身最大直径70mm，由4段组成，头部为余弦抛物线，中部为直柱段，尾部为抛物收缩段，底部直径42mm，模型带有尾支杆及预偏角机构。
旋转中心位于距离头部292mm处。
共112个测压点，布置在13个剖面上，测压管直径0.8，见图2.6.1。
图2.6.1测压模型安装示意图
表2：
旋成体延机身各测压点剖面距机头顶点距离表（mm）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
距离
20
40
65
95
125
155
195
295
400
430
460
480
500
图2.6.2旋成体机身及测压点截面分布图
图2.6.3旋成体测压点接管示意图
注：
其中各横截面测压孔编号由学生自己在安装测量时按顺序定义。
1横截面测压孔有四个点均布；2~7横截面测压孔有十个点均布；8~13横截面测压孔有八个点均布。
旋成体机身在横截面与子午线交点处都开有测压孔。
实际测量了95个测压口的压力。
实验前对其模型进行通透性检查，结果如下表3：
旋成体测压实验测压点位置与通道号对应表
（表中备注空表示正常）
通道号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
管号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
备注
通道号
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
管号
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
点号
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
备注
不畅
漏气
通道号
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
管号
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
点号
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
备注
堵
通道号
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
管号
49
50
97
52
96
101
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
点号
49
50
97
52
96
101
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
备注
不畅
通道号
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
管号
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
点号
65
76
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
备注
不畅
堵
通道号
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
管号
81
105
106
107
85
109
110
111
89
90
91
92
93
94
95
点号
81
105
106
107
85
109
110
111
89
90
91
92
93
94
95
备注
表3旋成体测压点状态表
第三章实验原理
3.1风洞实验原理
3.1.1相对性原理和相似准则
用模型在风洞中进行试验来模拟飞行器在空中的真实飞行应满足相对性原理和相似准则。
相对性原理即：
在初始条件、物性条件和边界条件相同的情况下，物体在流体中运动所受的力与物体不动而流体以相同速度（大小和方向）相对物体运动时物体所受的力相同。
相似性准则即：
对于流体动力学实验来说，只要满足模型与真实飞机是几何相似、运动相似、动力相似和热相似的，则两个流场相似。
对于低速流动来说，主要相似参数有：
代表粘性影响的雷诺数：
；
代表压缩性影响的马赫数:
Ma=V/a；
表示流体压力与惯性力之比欧拉数;;
物体上的力与惯性力之比牛顿数
如果绕模型流动与绕实物流动的相似参数相等，那么两者压力系数相同，力系数相同。
试验时，让风洞的流场满足主要影响的相似准则，对不满足的相似参数进行修正来保证实现模拟，这样就可以把风洞中模型的力和压力用系数的形式用到真实的物体上。
3.1.2主要测量过程
通过调节可控制转速的电机带动螺旋桨产生所需的风速流过支撑在风洞中与真实物体几何相似的模型，用应变天平测量模型所受的6个力分量，再经过数据处理得到空气动力系数。
过程如下：
（1）在无风速V=0时，采集模型在各个姿态下的各单元的初始记录。
如：
阻力、升力和俯仰力矩单元的零读数x0，y0和Mz0（mV）。
（2）风洞开车，改变模型姿态，在试验风速下V=VI时，采集记录阻力、升力和俯仰力矩单元的读数xi，yi和Mzi（mV）。
升级会员 