二維模型試驗

二維模型試驗是指利用二維模型，在風洞中測量模型（如翼型）空氣動力特性的試驗。

基本介紹

• 中文名：二維模型試驗
• 外文名：two dimensional model test
• 一級學科：航空航天
• 二級學科：空氣動力學
• 特點：使用二維模型進行試驗
• 風洞：飛行器研製中不可缺少的組成部分

定義

二維模型試驗是指利用二維模型，在風洞中測量模型（如翼型）空氣動力特性的試驗。

二維模型

二維模型，是一種較一維模型更完備的模型。

對研究對象建立數學模型時，如果過程為定態的，各變數將不隨時間而變。此時，如果設備是軸對稱的，並考慮徑向的變數變化，則變數的變化是二維的。在此基礎上建立的數學模型稱為二維模型。因此採用二維模型的必要性使用前必須充分考慮。

風洞試驗

流體力學方面的風洞實驗指在風洞中安置飛行器或其他物體模型，研究氣體流動及其與模型的相互作用，以了解實際飛行器或其他物體的空氣動力學特性的一種空氣動力實驗方法。

風洞實驗是飛行器研製工作中的一個不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發展中起著重要作用，隨著工業空氣動力學的發展，在交通運輸、房屋建築、風能利用等領域更是不可或缺的。這種實驗方法，流動條件容易控制。實驗時，常將模型或實物固定在風洞中進行反覆吹風，通過測控儀器和設備取得實驗數據。

為使實驗結果準確，實驗時的流動必須與實際流動狀態相似，即必須滿足相似律的要求。但由於風洞尺寸和動力的限制，在一個風洞中同時模擬所有的相似參數是很困難的，通常是按所要研究的課題，選擇一些影響最大的相似參數進行模擬。

此外，風洞實驗段的流場品質，如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風洞軸線的大小、沿風洞軸線方向的壓力梯度、截面溫度分布的均勻度、氣流的湍流度和噪聲級等必須符合一定的標準，並定期進行檢查測定。

二維翼型風洞實驗

在二維翼型實驗中，風洞側壁邊界層的存在對翼型繞流情況會產生不利的影響。主要表現在隨著迎角增大，出現模型和側壁相交處的邊界層分離區會沿展向約以45度角向模型中間擴展，影響翼型的繞流特性。為減少側壁邊界層的影響，國內外翼型風洞曾採用了許多控制方法。風洞側壁邊界層吹除法以對吹除位置不敏感的特點，作為常規翼型實驗，結合實驗室已有的高壓儲氣設備，NF-3風洞採用該方法對側壁附面層進行控制。

附面層吹氣法的基本原理是在模型區布置吹氣縫，通過給模型區主氣流中增加切向的、可調節壓力的均勻氣流，使流經風洞沿程所形成的較厚邊界層得到減薄，從而提高翼型實驗，尤其是帶有增升裝置的多段翼型實驗的準確性。

解亞軍介紹了NF-3風洞二元實驗段側壁邊界層吹除控制系統及實驗方法，以GAW-1翼型為例，給出了不同吹氣係數對風洞邊界層的控制效果，研究了附面層吹除法對單段翼型和多段翼型實驗結果的影響規律。結果表明，該控制系統能有效地改善翼型表面的流動特性。