基本介紹
- 中文名：軸流壓氣機驅動風洞
- 外文名：Axial flow compressor driven wind tunnel
- 別名：連續式風洞
- 特點：驅動系統為可控電機和風扇組成
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空術語
結構,洞體,驅動系統,測量控制系統,（超聲速）連續式風洞與暫沖式風洞比較,
結構
洞體
它有一個能對模型進行必要測量和觀察的實驗段。實驗段上游有提高氣流勻直度、降低湍流度的穩定段和使氣流加速到所需流速的收縮段或噴管。實驗段下游有降低流速、減少能量損失的擴壓段和將氣流引向風洞外的排出段或導回到風洞入口的回流段。有時為了降低風洞內外的噪聲，在穩定段和排氣口等處裝有消聲器。
驅動系統
軸流壓氣機驅動風洞驅動系統是由可控電機組和由它帶動的風扇或軸流式壓縮機組成。風扇旋轉或壓縮機轉子轉動使氣流壓力增高來維持管道內穩定的流動。改變風扇的轉速或葉片安裝角，或改變對氣流的阻尼，可調節氣流的速度。直流電動機可由交直流電機組或可控矽整流設備供電。它的運轉時間長，運轉費用較低，多在低速風洞中使用。使用這類驅動系統的風洞稱連續式風洞，但隨著氣流速度增高所需的驅動功率急劇加大，例如產生跨聲速氣流每平方米實驗段面積所需功率約為4000千瓦，產生超聲速氣流則約為16000～40000千瓦。
測量控制系統
其作用是按預定的實驗程式，控制各種閥門、活動部件、模型狀態和儀器儀表，並通過天平、壓力和溫度等感測器，測量氣流參量、模型狀態和有關的物理量。隨著電子技術和計算機的發展，20世紀40年代後期開始，風洞測控系統，由早期利用簡陋儀器，通過手動和人工記錄，發展到採用電子液壓的控制系統、實時採集和處理的數據系統。
（超聲速）連續式風洞與暫沖式風洞比較
超聲速風洞分為連續式和暫沖式(間歇式)兩大類。連續式風洞由軸流式壓氣機或航空發動機驅動，提供風洞運行所必需的壓力比，可分為多級壓縮機式、氣瓶引射式和噴氣發動機引射式等。根據形成壓力比的方式不同，可分為下吹式、抽吸式、吹吸式、引射式和吹引式5種。
圖1
暫沖式超聲速風洞南氣源系統、閥門（下吹氣式超聲速風洞中一般有三種閥門，截止閥、快速閥和調壓閥）、大角度擴散段、穩定段與收縮段、噴管段、試驗段、超聲速擴壓段、亞聲速擴壓段、消聲塔等組成（見圖1）。
兩者的不同之處在於：連續式風洞可以連續工作，而暫沖式風洞一次只能工作很短的時間，一般在30s至1min。由於工作時間長短不同，兩者的附屬設備也有很大的差別。對於連續式風洞，需要用很大的功率才能長時問地維持高壓力。但暫沖式風洞要求很大的高壓儲氣罐或更大的低壓真空箱，而且工作時間短，要求測量儀器反應迅速，能自動測量。連續式風洞具有持續運行時間長、風洞試驗段流場氣流穩定、能夠精確地重複某一給定的試驗段內氣流流動狀態參數、有利於得到可靠的非定常試驗數據和風洞運行試驗費用較低的特點，而且風洞可以在低於1個大氣壓狀態下運行，與暫沖式風洞相比，可以具有更低速壓的試驗能力，這對進行顫振試驗模型設計技術尤其有利。但由於風洞運行壓力受壓氣機驅動功率限制，及風洞運行過程中氣流溫升受迴路冷卻系統設計能力的限制（一般在40~50℃狀態下運行），因此風洞試驗雷諾數通常低於相同尺寸的暫沖式風洞。
暫沖式風洞驅動系統設計、製造技術比連續式風洞簡單、建設周期短，造價比較低，暫沖式風洞氣源設計包括儲氣罐儲氣容積、儲氣壓力和壓縮空氣乾燥度的確定、壓縮空氣溫度和供氣系統配置方案的選擇。暫沖式風洞運行時，儲氣罐處於放氣過程，所以氣體總溫將有所下降。允許的氣體最低溫度取決於風洞模型試驗雷諾數的允許變化量。可以通過儲氣罐內設定可加熱或不加熱的蓄熱介質，增大儲氣罐容積來減少總溫的下降。
