m6平台登录入口因发展需要中国新建风洞容量超过美欧总和

2024-12-22 12:24:25 | 来源:米乐m6网页版登录入口 作者:M6米乐手机登录APP入口

  报道,《空气动力学报》最新一期上,绵阳气动院的吴君强(音译)高工撰文指出,2007年以来,中国狂建18座新的风洞,其中8米以上的风洞就有4个,而美欧最大风洞不超过5米。相比之下,美国类似风洞有11个,欧洲7个,中国正好“通吃”美欧。报道没有详细说,但估计这些都是亚音速风洞。

  风洞的作用不用多说,风洞也是越大越好。再先进的风洞设计都有壁面效应,气流与壁面发生交互作用,靠近避免的流场必然发生畸变,引起数据失真。一般用相似性原理,假定缩比模型的风洞数据可以放大到全尺寸自由飞的飞机,但这是有条件的。在速度较低,姿态平稳的飞行状态,这样的放大问题不大。但速度接近音速、处于相对激烈的机动飞行时,各种局部现象与飞行体的尺度高度相关,放大就不大精确了。

  比如说,机翼与机体的结合部的气流情况较复杂,翼下发动机短舱和翼尖附近也是一样,当然还有尾翼。在横滚与偏航复合动作时,两侧的气流不对称,同样与部件尺度有关。

  尺度的影响是空气粘性导致的。粘性对飞行体表面附近的气流带来摩擦和湍流,距离越近、相对速度越大,影响越大,空气湿度、密度(由于高度的变化)等也有影响。这是空气的本质现象,没法回避,越是接近音速,问题越大,因为空气的可压缩性也更加显著了。

  这只是气动方面,还有振动特性、气动噪声特性等。振动特性是直接与尺寸相关的,先进航空制造像汽车一样,越来越倾向于大件。复材既是好消息,又是坏消息。复材可以通过编织和堆叠“剪裁”机械和气动性能,但结果经常超过理论和经验公式的范围,只有实测才可靠,大尺寸风洞是必须的。

  还有除冰特性。机翼前缘结冰是重大安全危害,但结冰不是沿前缘均匀分布的,而是与局部的气流流速、温度、压力、雷诺数等密切相关。除冰能力过度是浪费,不足则影响飞行安全。

  中国早就有完整的军用风洞群,但那主要集中在相对小尺寸、跨音速到超音速范围,与民航客机需要的大尺寸高亚音速风洞不一样。中国的新风洞群填补了这一空缺,也为中国进一步民机发展打下了坚实的基础。

  新风洞群自然在C919上初试牛刀,其结果是C919的机舱比波音737、空客A320更加宽敞,但阻力更小,油耗比波音和空客的同级飞机降低10%;巡航噪声只有60分贝,相当于大声说线分贝,相当于重卡驶过的噪声。

  中国还将用新的风洞群测试各种新型设计,包括无尾飞翼、翼身融合体、新型气动构型,大量的气动和飞控问题有待研究。

  对了,现在有计算机仿线大量使用计算流体力学仿真,结果设计出来毛病百出,包括跨音速飞行时严重的垂尾颤振问题,这是空气流动与结构弹性复杂互动的结果。计算机速度再快,细微的物理现象还是在基本假设中简化、忽略,但不知道什么时候就跳出来咬你一口。风洞还是必要的。可以用计算机仿真做掉大部分先导工作,最后还是要用风洞验证的。

  有人指出,中国风洞群可能对汽车、高铁减阻有大贡献。这又对又不对。飞机风洞以高速为主,民航客机更是高亚音速。接近音速时,空气的可压缩性显著,流动现象不再能用简单流体描述,计算流体力学的各种简化假定的局限性还是凸显。

  但在汽车这个速度,空气性质还是比较简单,计算流体力学在很大程度上是管用的,反而倒是模型高度精细化导致计算量暴增成为问题,不是那个汽车公司都有超级计算机随时可以调用的,索性用风洞吹一吹还省事。但这也只需要低速风洞,尺寸也不需要8米那么夸张,那样的风洞耗电太大,“随便用用”可是用不起。

  另一个不同的是:飞机吹风洞时,是用支架“架空”的,四面浮空,模拟在自由空气环境里飞行的状态。汽车是在地面行驶的,车底、车轮与地面的气流交互作用是汽车吹风洞要重点研究的问题,既要有足够的下沉力、防止行驶时发飘,又不能导致过度的风阻和摩擦阻力。


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