自修正風洞

簡介

1973年Sears及Ferri等提出了一種“自修正風洞”新概念,這是一種雖有洞壁,但基本上能消除洞壁干擾,得到接近於無約束流動數據的風洞。自修正風洞的原理為主動控制洞壁狀態,以試驗段壁面附近控制面上的氣流參數測量值與計算值的(按外部無約束條件下得出)差值為依據,用疊代方式調整壁面邊界條件,使試驗段內模型附近的流場最終與其在自由大氣中飛行的流場完全一致。

原理

自修正風洞的原理是:主動控制調節洞壁狀態,對柔壁自修正風洞即主動控制調節洞壁(指扣除洞壁邊界層影響後的有效氣動壁面,下同)形狀,使其成為繞模型的無約束琉場中的一條流線,則風洞內繞模型的流場就成為繞模型的無約束流場的一部分,從而取得無洞壁干擾的試驗結果。若假定洞壁外有一以該有效壁面為邊界,遠場未擾動速度等於風洞內遠上游未擾動速度的假想流場,當無洞壁干擾時,該假想的外部流場與風洞內的真實流場可組成繞模型的無約束流場,因而沿洞壁內外場的流動參數應相匹配。若有洞壁干擾,則沿洞壁內外場的流動參數失配。故沿洞壁內外場的流動參數是否匹配,可被用來判別是否存在洞壁干擾。內場參數可在試驗中沿洞壁實際測量。外場參數可根據洞壁形狀,由勢流理論求得。若判斷存在洞壁干擾,則應調節洞壁形狀,然後再行吹風判斷,直至判斷認為無洞壁干擾為止。所以,自修正風洞的吹風過程是一個疊代過程。

背景

風洞試驗中產生的洞壁干擾是影響試驗數據準確性的重要因素,理論與試驗研究都指出,非自適應壁的各種風洞結構,均無法徹底消除洞壁干擾。洞壁效應的理論修正目前尚限於線化小擾動範圍,不能給出正確的修正量。以往解決的辦法是儘量加大風洞口徑,相對縮小模型尺度來減小洞壁干擾效應;導致風洞建設投資急劇上升,運行費用相應增加,提高了飛行器的研製成本。能否尋求其它途徑,是氣動工作者長期致力研究的一個重要課題。

試驗過程

試驗過程中無需計算模型附近的複雜流動,僅需根據位流理論計算分界面外側假想流場沿分界面(彎曲較小的有效壁而形狀)上的流動參數,並將其與吹風測量的壁面流動參牧相比較,如兩者之差超過某給定的容許誤差,就需按此差值,選擇合適的鬆弛因子,計算出新的壁面形狀,並加以調節,如此疊代數次,直至收斂(即上述差值小於給定容許誤差),收斂後所測模型上的數值為無干擾試驗數據。

自修正風洞

基本介紹

簡介

原理

背景

試驗過程

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