風(fēng)洞靜態(tài)壓力分布測量試驗

1、實驗流體力學(xué)風(fēng)洞靜態(tài)壓力分布測量實驗I實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理程序編制n數(shù)據(jù)采集與分析姓名學(xué)號實驗日期指導(dǎo)老師一、實驗?zāi)康娘L(fēng)洞測壓試驗是一種在風(fēng)洞中測量模型表面壓力分布的試驗。目的是通過測量飛行器及其部件,如機翼、機身、尾翼、操縱面、外掛物等表面上的壓力分布，為飛行器及其部件結(jié)構(gòu)強度計算提供 氣動載荷分布的原始數(shù)據(jù)。通過測壓實驗，能夠給出定量化的結(jié)果，獲得模型上的壓力分布信息。因此，測壓試驗是研究模型氣動特性、驗證數(shù)值計算方法的一種重要手段。本次實驗內(nèi)容是測定標(biāo)準(zhǔn)模型在不同實驗狀態(tài)下各截面測壓點的壓力值，并進行數(shù)據(jù)處理，最 后得到各截面的壓力分布曲線隨風(fēng)速及迎角的變化規(guī)律。二.實驗設(shè)備1、風(fēng)洞風(fēng)洞是

2、產(chǎn)生人工氣流的設(shè)備，本次實驗所用風(fēng)洞為開口回流式低速風(fēng)洞，如圖1所示。其主要組成部分為實驗段、擴壓段、拐角和導(dǎo)流片、穩(wěn)定段、收縮段以及動力段。實驗段尺寸：長度3.5m,寬度1.5m,高度1.5m,收縮比9;實驗段風(fēng)速：閉口最高風(fēng)速為 80m / s, 開口最高風(fēng)速為60m / s；實驗段湍流度為0.08%。2、風(fēng)速控制系統(tǒng)D4風(fēng)洞采用可控硅控制無級調(diào)速；風(fēng)速控制系統(tǒng)組成如圖 1所示。本文的工作是在系統(tǒng)的外層增加了穩(wěn)風(fēng)速的閉環(huán)控制系統(tǒng)。風(fēng)洞風(fēng)速的控制采用直接數(shù)字式閉環(huán)控制。首先通過PCL727進行D/A轉(zhuǎn)換，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量 420mA驅(qū)動電流，經(jīng)過西門子驅(qū)動器來控制可控硅的輸出電流， 從而

3、控制電機轉(zhuǎn)速，電機拖動風(fēng)扇，產(chǎn)生氣流，使試驗段獲得所需的速壓P0-P （其中p0為氣體總壓，p為氣體靜壓）。由差壓變送器將壓差轉(zhuǎn)換成1-5V電壓，再由壓差風(fēng)速轉(zhuǎn)換公式計算得出風(fēng)速值，經(jīng)PCI1716進彳T A/D轉(zhuǎn)換，將數(shù)字量輸入計算機，通過數(shù)字 PID控制器輸出控制量，從而改變 輸出的驅(qū)動電流，達到控制風(fēng)速的目的。三、實驗?zāi)Ｐ停?、實驗?zāi)Ｐ停悍菆A截面機身標(biāo)準(zhǔn)測壓模型，如圖2所示。2、實驗條件：1、固定模型迎角 “=30°:調(diào)節(jié)實驗風(fēng)速： 10米/秒一25米/秒2、固定實驗風(fēng)速 V=25 米/秒；調(diào)節(jié)模型迎角：a = 10°- 50°3、測壓截面測壓點分布及坐標(biāo)定

4、義為繪制壓力系數(shù)沿截面周向的分布曲線，給出壓力分布曲線Cp=f(y/b )中橫坐標(biāo)的定義，如圖 3所示。其中，b=D/2 , y為丫軸坐標(biāo)。!Z圖3模型測壓點分布及壓力分布曲線橫坐標(biāo)定義為方便測壓實驗的進行，首先將測壓點進行了編號，如圖 4所示，按照順時針方向從 1到22。實驗中將模型上的 22個測壓點，通過測壓軟管，按照編號順序連接到DTC壓力采集模塊的1到22通道上。另外，DTC壓力采集模塊的23通道測量實驗中自由來流的總壓，24通道測量自由來流的靜壓。這樣就可以通過測得的壓力數(shù)據(jù)計算出模型表面的壓力系數(shù)。四、測壓實驗數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理就是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息的過程。其基本目的是從大量的數(shù)據(jù)中根

5、據(jù)數(shù)據(jù)自身的規(guī)律和 及其相互聯(lián)系，抽取并推導(dǎo)出對于某些特定的人們來說是有價值、有意義的數(shù)據(jù)，為進一步的分析 提供依據(jù)。1、實驗數(shù)據(jù)說明采集得到的原始數(shù)據(jù)文件以.txt形式保存。數(shù)據(jù)第1列為采集時間，第 2列到第25列為傳感器采集到的壓力，其中，第 2列到第23列對應(yīng)測壓點從1到22的壓力，第24列為總壓，第25列 為靜壓。采集得到的壓力為相對于大氣壓的差壓，單位為Pa。由于測量流場為定常流場，實驗中對所有測點進行了多次測量，數(shù)據(jù)處理時可通過平均得到每個測點的測量值。2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，編寫程序，計算每個測壓點測得的壓力系數(shù)，并繪制出模型機身截面在不同實驗 狀態(tài)下的Cp=f(y/b)曲線，如下圖5

6、所示。壓力系數(shù)要通過測得的測壓點壓力及總壓、靜壓值計算。 并對不同實驗狀態(tài)下的結(jié)果進行對比分析。公式:CpiPi - P：U,2圖5繪制完成的壓力系數(shù)沿模型周向的分布曲線3、根據(jù)模型截面的 Cp=f(y/b)曲線，編寫程序，積分該截面的截面法向力系數(shù)Cn和截面?zhèn)认蛄ο禂?shù)Cy。并對不同實驗狀態(tài)下的結(jié)果進行對比分析。計算截面力系數(shù)時，截面軸向?qū)挾热挝粚挾?mm,則每個測壓點對應(yīng)的面積為ds - 1 mm2。積分米用線性疊加的方式。CN的參考面積為 D 1 mm2, CY的參考面積為 H , 1 mm2。圖6積分過程中相關(guān)量不意注：為計算壓力系數(shù)和截面法向力、側(cè)向力系數(shù)，所需相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。表1測

7、壓點相關(guān)參數(shù)測壓點編號12345678Y坐標(biāo)/mm-15r -30-45-60r -60-50-40r -30Z坐標(biāo)/mm-66.75-57.17-41.07-18.5713.9325.71435.35942.882法向Z軸分量0.9210.7580.6140.504-0.614-0.682-0.758-0.841法向Y軸分量-0.39-0.652-0.789-0.864-0.789-0.731-0.652-0.541積分長度ds/mm9.5211.40314.0319.78714.2188.3897.556.819測壓點編號910111213141516Y坐標(biāo)/mm-20-100102030

8、4050Z坐標(biāo)/mm48.20351.39652.551.39648.20342.88235.35925.714法向Z軸分量-0.921-0.977-1-0.977-0.921-0.841-0.758-0.682法向Y軸分量-0.39-0.21200.2120.390.5410.6520.731積分長度ds/mm6.2445.8845.765.8846.2446.8197.558.389測壓點編號171819202122Y坐標(biāo)/mm60604530150Z坐標(biāo)/mm13.93-18.57-41.07-57.17-66.75-70法向Z軸分量-0.6140.5040.6140.7580.9211

9、法向Y軸分量0.7890.8640.7890.6520.390積分長度ds/mm14.21819.78714.0311.4039.528.8294、根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)編寫程序，得到各個實驗條件下得 Cp值。（程序見附件1,計算結(jié)果見附件2-9）根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，作出各個條件下的Cp-y/b圖，如下所示：u1 r 3 e 3 nJrr n- 7 Cz Fra£ r hh Fa -n h!r i. r inl->hiXOra £1 nTUyilH T J TU.1IU £ r >>h E i 1 Iild 1 an '=QmI k jfna.1

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