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風(fēng)洞是進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種主要設(shè)備，幾乎絕大多數(shù)的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)都在各種類型的風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞的原理是使用動(dòng)力裝置在一個(gè)專門設(shè)計(jì)的管道內(nèi)驅(qū)動(dòng)一股可控氣流，使其流過(guò)安置在實(shí)驗(yàn)段的靜止模型，模擬實(shí)物在靜止空氣中的運(yùn)動(dòng)。測(cè)量作用在模型上的空氣動(dòng)力，觀測(cè)模型表面及周圍的流動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)相似理論將實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成可用于實(shí)物的相似準(zhǔn)數(shù)。實(shí)驗(yàn)段是風(fēng)洞的中心部件，實(shí)驗(yàn)段流場(chǎng)應(yīng)模擬真實(shí)流場(chǎng)，其氣流品質(zhì)如均勻度、穩(wěn)定度（指參數(shù)隨時(shí)間變化的情況）、湍流度等，應(yīng)達(dá)到一定指標(biāo)。風(fēng)洞主要按實(shí)驗(yàn)段速度范圍分類，速度范圍不同，其工作原理、型式、結(jié)構(gòu)及典型尺寸也各異。低速風(fēng)洞：實(shí)驗(yàn)段速度范圍為0～100 米／秒或馬赫數(shù)Ma＝0～0.3左右 ；亞聲速風(fēng)洞：Ma＝0.3～0.8左右；跨聲速風(fēng)洞：Ma＝0.8 ～1.4（或1.2）左右；超聲速風(fēng)洞：Ma＝1.5～5.0左右；高超聲速風(fēng)洞Ma＝5.0～10（或12)；高焓高超聲速風(fēng)洞Ma＞10（或12）。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：①實(shí)驗(yàn)條件（包括氣流狀態(tài)和模型狀態(tài)兩方面）易于控制。②流動(dòng)參數(shù)可各自獨(dú)立變化。③模型靜止，測(cè)量方便而且容易準(zhǔn)確。④一般不受大氣環(huán)境變化的影響 。⑤ 與其他空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)手段相比，價(jià)廉、可靠等。缺點(diǎn)是難以滿足全部相似準(zhǔn)數(shù)相等，存在洞壁和模型支架干擾等，但可通過(guò)數(shù)據(jù)修正方法部分或大部克服。
風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的主要項(xiàng)目有測(cè)力實(shí)驗(yàn)、測(cè)壓實(shí)驗(yàn)、傳熱實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)和流態(tài)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)等。測(cè)力和測(cè)壓實(shí)驗(yàn)是測(cè)定作用于模型或模型部件（如飛行器模型中的一個(gè)機(jī)翼等）的氣動(dòng)力及表面壓強(qiáng)分布，多用于為飛行器設(shè)計(jì)提供氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。傳熱實(shí)驗(yàn)主要用于研究超聲速或高超聲速飛行器上的氣動(dòng)加熱現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)包括顫振、抖振和動(dòng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)等 ，要求模型除滿足幾何相似外還能模擬實(shí)物的結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量分布和變形。流態(tài)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)廣泛用于研究流動(dòng)的基本現(xiàn)象和機(jī)理。計(jì)算機(jī)在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用極大地提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化、高效率和高精度的水平。 |
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