高低速风洞气动与结构设计PDF电子书下载

第1章概论 1

1.1风洞及其用途 1

1.1.1空气动力试验的必要性 1

1.1.2风洞在飞行器研制与发展中的地位和作用 3

1.1.3风洞在工业空气动力学方面的应用 6

1.2风洞的分类、组成及其设计特点 10

1.2.1风洞的分类、组成 10

1.2.2各类风洞的设计特点 11

第2章风洞设计原理与程序 15

2.1影响风洞设计的相似准则 15

2.1.1雷诺数 17

2.1.2马赫数 19

2.1.3湍流度 23

2.1.4比热比 25

2.1.5普朗特数 26

2.1.6斯特罗哈数 27

2.1.7佛劳德数 27

2.1.8表示物体弹性变形的相似准则（C=E/pυ2）和表示物体质量分布的相似准则（m/pL2） 28

2.1.9模型表面粗糙度△=h/L 28

2.1.10α和β准则 28

2.2风洞设计 29

2.2.1风洞的建造地点 30

2.2.2风洞型式的选取 31

2.2.3采用成熟技术，不断发展新技术 31

2.3风洞设计程序 32

2.3.1立项论证 32

2.3.2可行性研究 33

2.3.3初步设计 34

2.3.4技术设计 35

2.3.5施工设计 35

2.3.6风洞调试 36

第3章常规低速风洞气动设计 38

3.1概述 38

3.1.1常规低速风洞的速度和主要相似参数 38

3.1.2常规低速风洞试验段气流品质的基本要求 40

3.1.3常规低速风洞的基本型式 41

3.1.4常规低速风洞气动总体方案的确定 45

3.2试验段 46

3.2.1试验段口径 46

3.2.2试验段截面形状 48

3.2.3试验段的长度 49

3.2.4闭口试验段的边界层影响 49

3.2.5模型支撑方式 50

3.2.6闭口试验段的大门、观察的照明 51

3.2.7压力平衡缝 51

3.2.8开口试验段的自由射流 52

3.2.9开口试验段减振设计 54

3.3稳定段 60

3.3.1稳定段直径和收缩比 60

3.3.2蜂窝器 62

3.3.3阻尼网 63

3.3.4静流段 65

3.4收缩段 66

3.4.1收缩段长度 66

3.4.2收缩曲线 66

3.4.3收缩度内流场计算 69

3.5扩散段 71

3.5.1常规扩散段的扩散角 71

3.5.2常规扩散段的面积比 73

3.5.3大角度扩散段 73

3.5.4扩散段内流场计算 76

3.6拐角和拐角导流片 76

3.6.1拐角 76

3.6.2拐角导流片的排列 78

3.6.3拐角导流片型面 80

3.7防护网 81

3.8风扇段 81

3.8.1风扇段的位置 81

3.8.2风扇段截面积 82

3.8.3风扇段整流装置 82

3.8.4正反旋风扇 84

3.8.5变距风扇 84

3.8.6驱动电机的位置 84

3.9风扇 85

3.9.1影响风扇设计的主要因素 85

3.9.2止旋片 87

3.9.3风扇一止旋片系统气动设计 89

3.10风扇系统的减振和降噪设计 93

3.10.1风扇系统的特征振动和减振措施 94

3.10.2风扇的降噪和降噪措施 95

3.11风洞的损失系数、能量比和运行功率 96

3.11.1损失系数 96

3.11.2总压损失△P0和静压损失△P 97

3.11.3管段损失的来源 99

3.11.4损失系数的叠加和折算 99

3.11.5风洞运转功率和能量比 100

3.12风洞各段损失的计算 102

3.12.1开口试验段 102

3.12.2闭口试验段 104

3.12.3模型和模型支架 104

3.12.4扩散段 104

3.12.5拐角和拐角导流片 105

3.12.6风扇段 106

3.12.7蜂窝器、阻尼网和安全网 107

3.12.8直流式风洞的进气和排气损失 108

3.13风洞各段气动载荷计算 108

3.13.1风洞各截面压力计算 108

3.13.2风洞各段轴向力计算 109

3.14回流式风洞的冷却 109

3.14.1风洞温度的影响 109

3.14.2风洞的冷却方式 110

3.15直流式风洞进、排气装置及其他方面的设计 111

3.15.1进气装置 112

3.15.2排气装置气动设计 113

3.15.3隔断幕 114

3.15.4进口消声器 114

第4章跨超声速风洞气动设计 115

4.1概述 115

4.2风洞驱动型式及气源系统 120

4.2.1风洞驱动型式 120

42.2连续式风洞驱动装置简介 123

4.2.3暂冲型风洞气源设计与系统配置 128

4.3气动总体设计 135

4.3.1试验段尺寸和截面形状 136

4.3.2风洞运行压力 144

4.3.3风洞试验雷诺数模拟能力 147

4.3.4试验段流场品质规范 148

4.3.5风洞一次持续运行时间和数据生产能力 149

4.4跨超声速试验段与驻室 151

4.4.1跨声速试验段 151

4.4.2超声速试验段 168

4.5模型支撑及支架段 171

4.5.1模型支撑 171

4.5.2支架段 177

4.5.3模型气动载荷 181

4.5.4迎角机构调节范围及速度 184

4.6二维喷管 186

4.6.1喷管的作用和设计要求 186

4.6.2喷管的种类和特点 187

4.6.3二元超声速喷管的位流型面设计 190

4.6.4二维超声速喷管位流型面的边界层修正 210

4.7收缩段 219

4.8稳定段 222

4.8.1大角度扩散段（大开角段） 223

4.8.2整流段 229

4.8.3消声段 234

4.9超声速扩散段 240

4.9.1超声速扩散段的作用 240

4.9.2扩散段性能和效率 242

4.9.3固定壁扩散段及其几何参数的确定 245

4.9.4调节片式超声速扩散段 249

4.9.5栅指式扩散段 253

4.10引射器 261

4.10.1引射器的作用和基本原理 261

4.10.2引射器的性能计算分析 262

4.10.3影响引射器性能的诸因素分析 267

4.10.4引射器的种类和性能特点 270

4.11阀门配置与压力调节阀 272

4.11.1调压阀门几何外形和特征尺寸 274

4.11.2阀门型面设计 277

4.11.3阀门调节特性 277

4.12风洞性能测试 279

4.12.1风洞性能调试 279

4.12.2流场校测标准 282

4.12.3流场校测内容、方法及装置设计 282

4.12.4标模试验 288

第5章低速风洞结构设计 289

5.1低速风洞结构总体设计 289

5.1.1结构总体设计的工作内容 289

5.1.2风洞洞体结构总体设计 289

5.1.3工艺总体设计 295

5.2试验段 298

5.2.1试验段框架和壁板 298

5.2.2观察窗、照明窗及灯具设置 299

5.2.3顶门 300

5.2.4迎角机构 301

5.2.5转盘机构设计 305

5.2.6地板 307

5.3风扇段 308

5.3.1风扇段的组成 308

5.3.2风扇段壳体 308

5.3.3风扇 309

5.3.4电机的布置 311

5.4稳定段 312

5.4.1蜂窝器 312

5.4.2阻尼网设计 314

5.5收缩段 317

5.5.1收缩段型面精度与材料和加工工艺 317

5.5.2收缩段型面检验方法 319

5.6拐角导流片 319

5.6.1拐角导流片的结构 319

5.6.2拐角导流片的安装 320

第6章跨超声速风洞结构设计 323

6.1跨超声速风洞结构总体设计 323

6.1.1风洞洞体结构总体设计 323

6.1.2工艺总体设计 336

6.2试验段 338

6.2.1试验段壳体 339

6.2.2试验段壁板设计 345

6.2.3模型迎角机构 347

6.2.4滚转角机构 356

6.2.5偏航角机构 357

6.2.6半模转窗机构 360

6.3挠性喷管 362

6.3.1多支点全挠性喷管 362

6.3.2单支点半挠性喷管 376

6.3.3多支点半挠性喷管 379

6.3.4挠性喷管型面的静调和动调 379

6.4收缩段 384

6.5稳定段 386

6.5.1壳体 386

6.5.2蜂窝器 386

6.5.3阻尼网 387

6.6大角度扩散段 389

6.7消声器（段） 391

6.7.1消声片结构 391

6.7.2消声片的安装 392

6.8可调式扩散段 393

6.8.1调节片式可调扩散段 393

6.8.2栅指式扩散段 397

6.9调压阀门 400

6.9.1调压阀门的种类 400

6.9.2环形缝隙式调压阀门的结构设计 401

6.10引射器 408

6.10.1环状缝隙引射器 408

6.10.2多喷管引射器 410

6.11冷却器 412

6.11.1基本概念 412

6.11.2冷却器的核心——翅片管 414

6.11.3冷却器设计程序 420

6.11.4结构设计 422

6.12拐角段及洞体回路 423

6.12.1拐角段 423

6.12.2洞体回路 425

第7章专用低速风洞 426

7.1概述 426

7.2立式风洞 426

7.2.1立式风洞的用途 426

7.2.2立式风洞试验段气流的要求 431

7.3低湍流度风洞 433

7.3.1低湍流度风洞的用途 433

7.3.2低湍流度风洞的设计特点 439

7.4航空声学风洞 440

7.4.1航空声学风洞的用途 441

7.4.2航空声学风洞的主要设计特点 442

7.5汽车风洞 444

7.5.1汽车风洞的用途 446

7.5.2汽车风洞的主要设计特点 446

7.6大气环境风洞 450

7.6.1大气环境风洞的用途 451

7.6.2大气环境风洞的主要设计特点 452

7.7桥梁风洞 456

7.7.1桥梁风洞的用途 457

7.7.2桥梁风洞的设计特点 457

7.8结冰风洞 459

7.8.1结冰风洞的用途 460

7.8.2结冰风洞的主要设计特点 460

第8章高雷诺数风洞 463

8.1概述 463

8.1.1高雷诺数的必要性 463

8.1.2高雷诺数风洞的发展现状 463

8.2提高雷诺数的原理和方法 466

8.2.1提高雷诺数的原理和方法 466

8.2.2几种提高雷诺数方法的比较 466

8.3低温高雷诺数风洞 467

8.3.1低温风洞的历史和发展 467

8.3.2低温风洞 472

8.3.3低温风洞设计 478

8.4其他型式的高雷诺数风洞 479

8.4.1大尺寸及增压高雷诺数风洞 479

8.4.2重气体高雷诺数风洞 479

8.4.3路德维希管风洞（LudwiegTubeTunnel） 480

第9章风洞的发展趋向 482

9.1发展高雷诺数设备提高风洞的模拟能力 482

9.1.1雷诺数对飞行气动特性的影响 482

9.1.2高雷诺数风洞的型式 485

9.2创造无干扰试验环境提高风洞气流品质 486

9.3不断提高风洞生产率降低风洞试验费用 488

参考文献 490