以人工造成的氣流進行的模型試驗。用以造成人工氣流的模型流體多為空氣，根據試驗研究的需要在氣流模型中還可以有其他靜止的或流動的流體，如水。
基本介紹
- 中文名：氣流模型試驗
- 外文名：Airmodel test
套用,設備,設計,
套用
氣流模型試驗可以用於研究氣流的基本特性，如流場的流態、壓力、流速分布和氣流內部的紊動結構等，也可用於研究氣流與固體物與其他流體（如水）間的相互作用。由於空氣與水同屬流體，在流動的基本特性方面有許多相同和相似之處，故在研究水工水力學或河流動力學的某些問題時，可以用氣流代替水流來研究不同邊界條下的水力特性，藉以對河道整治、河道分流等工程布置方案等進行優選，其優點是氣流模型可以做的更小、觀測簡便、省時、經濟。在進行水工或海工建築結構的風震、風流等直接與氣流有關問題的試驗研究時，採用氣流模型試驗更是理所當然。水工水力學方面的有些問題，如建築物體型設計、泥沙問題等仍須通過水流模型試驗才能解決。
設備
氣流模型試驗的專門設備是風洞。全世界為各種目的建成的風洞至今已超過300座。風洞的大小不等，大的可以使飛機、兵器、車輛、風力機械等原型實物直接置於風洞內進行試驗，小的則可以將風洞置放於一張寫字檯上。依據風洞內可達到的氣流速度（即風速）大小，有高速風洞與低速風洞之分。低速風洞常指馬赫數（指氣流速度與氣體中音速之比數）小於0.3或0.4的風洞，也稱作亞音速風洞，高速風洞常指馬赫數大於0.4的風洞。在低速風洞中氣流的壓縮性一般不影響分析。高速風洞主要用於超音速飛機、高速飛行器、兵器等的試驗研究。低速風洞主要用於航窄器、風力機械、高層建築、水上海上建築結構、跨江跨海橋樑等涉及空氣動力學問題的研究，以及城市建築規劃、礦區布置、污染源隨大氣紊流擴散等環境問題的試驗研究。因此，低速風洞常按其主要用途被稱之為航窄風洞、建築風洞、環境風洞等。用於水力學試驗研究用的氣流模型試驗設備也是一種低速風洞，模型試驗段的風速一般不大於60m/s。為了模擬靜水或運動水流的作用，風洞內的流體除生成氣流的空氣外還有靜止或流動的水。
風洞結構一般可分為進口段、模型試驗段（或稱工作段）和出口段三部分。進口段包括空氣進入模型的喇叭形進口及其後的整流裝置。模型試驗段用以置放被試模型及進一步調節氣流特性的裝置。出口段由管道、抽風機、氣流流量計、控制閥等組成。航空風洞工作段斷面常為圓形、正方形或高寬接近的矩形，建築風洞及環境風洞工作段的尺寸常較大，斷面多為矩形或寬度較高度大得多的扁平矩形。河道氣流模型試驗段都為扁平形，用玻璃板下表面代表水面，使明渠河道成為壓力流的模型。為了模擬地面風速梯度及氣流紊動，建築風洞和環境風洞常在模型試驗段的前部調整氣流和加糙，圖2是這類風洞工作段的典型布置。
設計
單純氣流模型的設計，是依據相似準則保證模型和原型的歐拉數Eu相等。除正態模型外，為滿足小比尺河道模型的動力相似，可採用變態模型。先確定平面長度比尺和深度比尺，在試驗中測得模型氣流量與原體設計流量的關係，有歐拉相似準則可得流速比尺和時間比尺。
當研究彈性結構的氣動力學問題，即氣彈性問題時，氣流模型的設計除考慮原型和模型歐拉數相同外，尚需考慮氣流內部紊動和結構動力相似，模型的設計顯然較單純氣流模型複雜，若同時要考慮水彈性問題，氣流模型的設計將更為複雜和困難。
