基本介紹
- 中文名：阻塞度
- 外文名：blockage percentage
- 一級學科：航空航天
- 二級學科：空氣動力學
- 定義：最大迎風面積與試驗段橫截面積比
- 套用：風洞試驗模型
定義,風洞阻塞效應,簡介,表面聲壓隨阻塞度變化,
定義
阻塞度是風洞試驗模型的最大迎風面積與試驗段橫截面積之比。
風洞阻塞效應
風洞試驗是結構風工程研究的重要手段之一。在風洞中模擬建築的真實風環境，以確定建築的氣動力特性和周圍的流場特性。建築風洞通常是閉口直流式或閉口回流式，以壁而為邊界，而實際建築在大氣流場中並無邊界。用風洞的有限空間來模擬實際大氣的無限空間必然伴隨著洞壁干擾，造成建築氣動力和流場方而的差別。此外，結構風工程的研究對象多為鈍體，當氣流流經建築時會產生較為寬闊的側而繞流和尾流，從而阻塞效應尤為顯著。風洞壁面對氣流繞流的約束稱為“實體阻塞”，對尾流的約束稱為“尾流阻塞”，上述兩種洞壁干擾即為阻塞效應。
至今涉及建築結構風洞試驗阻塞效應的研究較少。一些學者在相同風洞中變化二維方柱模型縮尺比，分別提出二維方柱阻力係數的修正公式，但試驗條件和公式形式各不相同，無法為三維模型的阻塞修正提供指導。也有少數學者對三維模型阻塞效應研究。Hunt對湍流邊界層流場中的立方體模型進行測壓試驗表明，8%的阻塞度對平均風壓的影響不足2%，對脈動風壓的影響不足10%。作者指出對於低矮建築最大容許的阻塞度為10%。徐永定和呂錄勛對切角三角形高層建築分別進行測力和測壓試驗，研究了不同來流風向角和湍流度下的阻塞效應。謝壯寧等對三種縮尺比的低矮房屋標準模型進行了測壓對比試驗，認為當阻塞度為4.9%時，阻塞效應不能忽視。Wang等仁基於某高層建築實際工程項目，對兩種縮尺比的剛性測壓模型進行風洞試驗，比較了建築表而平均和脈動風壓係數。
簡介
在風洞試驗研究中，一般來說，為了得到準確的氣動力測量結果，模型的風洞阻塞度不應超過5%。另一方面，為了儘量達到與真實外形的物理相似特別是雷諾數接近，氣動噪聲測量模型的尺寸需要儘可能大，這就與阻塞度的要求發生了矛盾。為了儘量得到與真實外形雷諾數接近的試驗結果，人們採用了各種措施減弱風洞阻塞等洞壁干擾效應，如開口試驗段、開槽壁或流線型壁等。但是對洞壁的改進並不能完全消除上述干擾，必須對殘存的洞壁效應進行修正。常用的修正方法有映象法、壁壓信息法和計算法等。其中，映象法最為簡單易用，但阻塞度較大時修正準度難以保證；壁壓信息法適應性強，對氣動力修正精度高，但存在非定常流動時會受到測量點位置選取和壁壓測量結果不確定性的影響。
計算法最初在20世紀80年代提出，但一直受到計算量過大、計算結果不確定性大等限制。近十幾年來計算技術的長足發展，使計算修正法重新被人們重視。高永衛等利用有限元方法，成功對二維翼型試驗結果進行了修正。Sorensen等採用計算法對開口風洞條件下的動量修正法進行了校準。由於可以得到流場細節信息，計算法在機理研究方而有著獨到的優勢，可以用來揭示不同阻塞度下洞壁干擾產生的機理，並用於建立更準確的修正模型。
表面聲壓隨阻塞度變化
中國航天空氣動力技術研究院胡寧等採用基於S-A湍流模式的延遲分離渦模擬（DDES）對四輪基本起落架模型氣動噪聲進行了數值模擬。模型安裝在不同截而積具有滑移壁而的風洞中，以及底而和側而為遠場條件的無風洞計算域中，阻塞度從0變化到8.8%。根據所得到的非定常流場計算了時均的表面壓力分布和表面聲壓級分布。總體上說，可以得到如下結論：
（1）平均表面聲壓級隨阻塞度增大而減小。但是這種減小並不是均勻變化的，而是有一個較窄的阻塞度閡值範圍，約為4%—5%。在這個閾值附近，平均表面聲壓級發生突然變化；大於或小於這個閾值範圍時，平均聲壓級受阻塞度的影響不大。
（2）前輪的聲壓級對阻塞度變化最為敏感，而後輪的大分離流動造成的聲壓脈動受阻塞度變化的影響較小。這說明阻塞效應的作用機理主要是其引起的局部流速增大影響了聲波向上游的傳播。
（3）影響氣動噪聲效應的閾值與風洞試驗測量氣動力的經驗閾值相近，說明不同阻塞度下模型的氣動噪聲特性與平均流動特性密切相關。
