空气动力试验报告

空气动力实验实验一MAF风洞结构、实验仪器和实验原理1.实验内容：掌握MAF风洞的结构、所用实验仪器、模型的类型和用途、实验原理和实验过程。风洞形成超音速气流的条件等。2.实验目的;通过上课听讲和实验室见习，对MAF风洞有一个全面了解，了解MAF风洞所能进行的实验内容和方法。3.实验仪器：MAF风洞、测压力模型、测温度模型、测流量模型、各种马赫数的喷管、空气压缩机、冷却设备、压力和温度传感器、六分量天平、数据采集和调理仪、计算机软件的使用等。4.实验原理：MAF小型风洞装置主要是形成短时间超音速或者高超音速气流，这些气流用于各种不同的气体动力研究。实验气体存储器由总容积0.32m3的8个标准气罐组成，用中心连接管连接，从存储器出来的气体经过中心连接管和手动阀进入到主控制阀。在装置开动的时候接通主控制阀，气体经过电加热器进入到预制室，再经过可以替换的喷管进入工作室，在那里气体围绕被研究的模型流动。通过与模型连接的传感器测得的压力和温度等的电压型号，经过数据采集仪进行采集、放大和条例后导入计算机记录并进行数据处理，即可得到相应的真实压力和温度等。5.实验步骤：工作室是被密封的直角仪器舱，在那里安装试验模型和传感器，在实验前向气罐充满实验气体,压力达到15MPa，电加热器加热到指定温度。装置按控制台指令启动，接通主控制阀，实验气体从气罐经过电加热器进入预制室,在这里通过喷管形成实验气流,围绕模型流过。实验过程中利用各种测量方法测量实验数据，借助光学仪器分析气流。经过指定时间（1—2S）后定时器断开阀门，工作状态结束。用计算机进行数据处理并完成实验报告6.实验结果：MAF小型风洞装置主要是形成短时间超音速或者高超音速气流，这些气流用于各种不同的气体动力研究。该装置设计简单，压缩气体和电能消耗低，形成的气流具有很好计量特性，它要求按马赫数和雷诺数设计模型，。可用于空气动力实际研究。在小型的空气动力实验方面，充分显示了其优越性。可进行科研工作，在指导大学生的弹道学和空气动力学学习。7.问题讨论：（1）超音速气流的流动是如何形成的？（2）超音速流场建立的条件如何？（3）风洞实验是如何测得模型气动力的?实验二气流压强的测量1.实验内容：用MAF风洞和压力传感器测量不同流动速度的气流的滞止压力和模型表面压力。2.实验目的：压强是气体流动的重要参数，与其他流动参数相比，压强测量较容易实现，往往根据测得的压强通过计算来得到气体流速等其他流动参数。所以几乎所有的流动测量中，都有压强测量的相关内容。压强测量是空气动力学实验中的一项基本测量，所用的测压装置有两部分组成；一是感压部分称为压力探头。它把流场中欲测的压强值感受出来，并引出流场以外进行测量；另一是指示部分，称为压力计，用来把流场中压力探头感受的压强值指示出来。3.实验仪器和设备：（1）MAF风洞（2）压强传感器：将气流的压强转换为电信号；（3）信号放大器；将传感器的电信号进行放大以便数据采集系统压强测量仪器的采集；（3）数据采集系统；有计算机、数据采集线路板组成，采集信号放大器的电信号，并进行处理；（5）标准压力源：给出标准的压强信号，用来作为压强传感器校测的标准。4.实验原理：用压力探头测量物体滞点的总压（即滞止压强）和物体表面的静压：（1）总压P0探头总压P0是物体滞点的压强。因此，在绕流物体的滞点开一小孔，就可把总压引出到压强传感器。最简单的总压探头为一柱形管子，管轴与气流方向平行，在管子的前端开一小孔，由此引出总压。一般认为测压头越尖，测得的压强精度越高。（2）.静压P探头目前使用的静压探头为：头部呈球形，静压孔开在距离顶端（3—8）D的位置上。测定物体表面某点的压强时，只要在该点沿法线方向开一小孔，然后通过传压管道就可以把该点的压强引到流场外的压强传感器。压力传感器将感受到得气流压力转换成电压，该电压信号由数据采集系统采集、放大、调理后传到电子计算机进行数据处理和计算，从而得到气流压力值。5.实验步骤：P0P气流方向（1）打开风洞工作室上盖，安装测压强模型；（2）将测压管与压强传感器和测压接头连接好，检查是否漏气；（3）待检查正确无误后，合上工作室上盖并将螺丝拧紧；（4）检查传感器接线、供电电压是否正确；（5）检查传感器的系数是否正确输入计算机；（6）预开风洞手动阀，做好开启风洞准备；（7）同时打开风洞电磁阀和按下计算机开始键，风洞开始吹风实验，待风洞流场稳定后，计算机自动采集数据；（8）处理从计算机上采集的电压数值，换算出压强。5.实验结果6.讨论问题：（1）滞止压力的意义？（2）气流滞止压力和模型表面压力有何区别？实验三气流滞止温度的测量1.实验内容：用MAF风洞和温度传感器测量不同速度气流的滞止温度2.实验目的：气流总温（即滞止温度）是一个十分重要的状态参数，在空气动力学计算中经常需要知道气流的温度，但是要直接测量温度是很困难的，因为要量温度必须使温度计随气流一起运动，然而温度可以从气流的其它状态参数中推算出来。所以一般只测量总温。本实验就是通过风洞实验确定气流的总温。3.实验仪器和设备：（1）MAF风洞；（2）温度传感器。3)信号放大器；将传感器的电信号进行放大以便数据采集系统压强测量仪器的采集；4)数据采集系统；有计算机、数据采集线路板组成，采集信号放大器的电信号，并进行处理；如图所示，气流进入皮托管内减速，不论亚音速流还是超音速流，热电偶接头所在处的温度为总温T0。所用罩壳和支架都是为了防止或减少传热和热辐射。为保持热电偶处于平衡温度，罩壳上开有通气小孔。热电偶来流不锈钢支杆密封二氧化硅支撑二氧化硅保护伞穿孔4.实验原理：测量总温的仪器由安置于皮拖管内的温差热电偶组成，将皮拖管放置在运动的气流中，通过计算机读出热电偶两端产生的电位差，经过简单的计算即可得到此时的气流总温5.实验步骤：（1）打开风洞工作室上盖；（2）将皮拖管安装在模型支架上；（3）将皮拖管中热电偶引出的导线连接到信号接收板；（4）检查计算机是否处于工作状态；（5）打开风洞手动阀；（6）按动电磁阀开关，同时按动计算机ENTER键；（7）关闭手动阀；（8）处理数据。6.实验结果：7.讨论问题：（1）什么是气流的静温？（2）什么是气流的总温？（3）气流的静温与总温之间的关系？