管風洞

管風洞可以認為是一種特殊類型的下吹式風洞。它是西德格廷根大學Ludwieg(1955)首先提出的。起初,它作為超音過或高超音速風洞而受到注意,後來在迫切需要建立高雷諾數風洞的背景下,作為一種高雷諾數跨音速風洞而問世。

基本介紹

• 中文名：管風洞
• 外文名：Tube wind tunnel
• 特點：流動平穩、光滑等
• 所屬類型：下吹式風洞
• 提出：西德格廷根大學Ludwieg
• 提出時間：1955年

簡介

管風洞可以認為是一種特殊類型的下吹式風洞。它是西德格廷根大學Ludwieg(1955)首先提出的。起初,它作為超音過或高超音速風洞而受到注意,後來在迫切需要建立高雷諾數風洞的背景下,作為一種高雷諾數跨音速風洞而問世。

管風洞構造簡單,提高貯氣壓力較易.因為試驗段氣流駐點壓力與貯氣壓力之比決定於貯氣管道與噴管喉道面積之比.只要提高貯氣壓力就能提高試驗段流動雷諾數.因此,小型設備也能達到足夠高的雷諾數.如果結合低溫技術,雷諾數還能進一步增加。

背景

飛行雷諾數的提高與試驗設備可達雷諾數的差距對於氣動力模擬來說，主要的模擬參數是飛行馬赫數和雷諾數。但是在上世紀50年代以前，飛行器的飛行雷諾數與試驗可達雷諾數之間的差距還不太大，一般認為只要試驗雷諾數達到一定的範圍以上，就可以得到比較滿意的結果，所以實際上並未重視對雷諾數的模擬。60年代以後，飛行器的實際飛行雷諾數越來越高。

管風洞

由於現代飛行器的飛行機動性要求越來越高，飛行動作越來越複雜，有些飛行器的外形與傳統的流線型差別很大，這樣就出現了許多與雷諾數有關的氣動力與氣動熱問題。例如，火箭可以是平截頭的，表面上可以有陡角、突起部等。這樣的外形在飛行時會引起激波與邊界層的干擾所造成的廣泛的脫體區，在大攻角飛行時還會出現屬於粘性橫向流的脫體渦等。在處理這些間題時，傳統的看法——達到湍流邊界層後，雷諾數就不再是一個相似準則——已不再適用。也就是說，即使雷諾數大到邊界層成為湍流邊界層以後，還必須考慮雷諾數的效應。

特點

由於管風洞的運行原理是通過非定常膨脹波對流動進行加速，因而它的特點就是流動平穩、光滑、能得到高質量的一元定常流動。同時，設備造價低而試驗時間並不太短。

因為構造簡單，提高貯氣壓力就比較容易。貯氣管流通面積對噴管喉道面積的收縮比決定了試驗段的流動駐點壓力與貯氣壓力之比。所以只要提高壓力，小型設備也能得到高雷諾數。當然，模型及支架的強度對壓力的提高有限制作用。

在管風洞中進行的實驗

管風洞受到重視的理由，一是它可成為高雷諾數實驗用的大型設備，二是可進行很多基礎研究。基礎研究包括高雷諾數下特有的管內流動問題，也包括設備本身的研究，如:

1.起動問題:設備本身的起動，噴管起動，快開閥位置的影響，以及有效實驗時間的延長手段等。

2.流動品質的研究:包括邊界層增長的影響及噪聲等。

3.激波——邊界層干擾，分離流等。

4.測試技術和手段。

實用性的模型研究也進行了不少，如機翼表面壓力分布、氣動力、傳熱等。