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第1章概论1

1.1风洞及其用途1

1.1.1空气动力试验的必要性1

1.1.2风洞在飞行器研制与发展中的地位和作用3

1.1.3风洞在工业空气动力学方面的应用6

1.2风洞的分类、组成及其设计特点10

1.2.1风洞的分类、组成10

1.2.2各类风洞的设计特点11

第2章风洞设计原理与程序15

2.1影响风洞设计的相似准则15

2.1.1雷诺数17

2.1.2马赫数19

2.1.3湍流度23

2.1.4比热比25

2.1.5普朗特数26

2.1.6斯特罗哈数27

2.1.7佛劳德数27

2.1.8表示物体弹性变形的相似准则（C=E/pυ2）和表示物体质量分布的相似准则（m/pL2）28

2.1.9模型表面粗糙度△=h/L28

2.1.10α和β准则28

2.2风洞设计29

2.2.1风洞的建造地点30

2.2.2风洞型式的选取31

2.2.3采用成熟技术，不断发展新技术31

2.3风洞设计程序32

2.3.1立项论证32

2.3.2可行性研究33

2.3.3初步设计34

2.3.4技术设计35

2.3.5施工设计35

2.3.6风洞调试36

第3章常规低速风洞气动设计38

3.1概述38

3.1.1常规低速风洞的速度和主要相似参数38

3.1.2常规低速风洞试验段气流品质的基本要求40

3.1.3常规低速风洞的基本型式41

3.1.4常规低速风洞气动总体方案的确定45

3.2试验段46

3.2.1试验段口径46

3.2.2试验段截面形状48

3.2.3试验段的长度49

3.2.4闭口试验段的边界层影响49

3.2.5模型支撑方式50

3.2.6闭口试验段的大门、观察的照明51

3.2.7压力平衡缝51

3.2.8开口试验段的自由射流52

3.2.9开口试验段减振设计54

3.3稳定段60

3.3.1稳定段直径和收缩比60

3.3.2蜂窝器62

3.3.3阻尼网63

3.3.4静流段65

3.4收缩段66

3.4.1收缩段长度66

3.4.2收缩曲线66

3.4.3收缩度内流场计算69

3.5扩散段71

3.5.1常规扩散段的扩散角71

3.5.2常规扩散段的面积比73

3.5.3大角度扩散段73

3.5.4扩散段内流场计算76

3.6拐角和拐角导流片76

3.6.1拐角76

3.6.2拐角导流片的排列78

3.6.3拐角导流片型面80

3.7防护网81

3.8风扇段81

3.8.1风扇段的位置81

3.8.2风扇段截面积82

3.8.3风扇段整流装置82

3.8.4正反旋风扇84

3.8.5变距风扇84

3.8.6驱动电机的位置84

3.9风扇85

3.9.1影响风扇设计的主要因素85

3.9.2止旋片87

3.9.3风扇一止旋片系统气动设计89

3.10风扇系统的减振和降噪设计93

3.10.1风扇系统的特征振动和减振措施94

3.10.2风扇的降噪和降噪措施95

3.11风洞的损失系数、能量比和运行功率96

3.11.1损失系数96

3.11.2总压损失△P0和静压损失△P97

3.11.3管段损失的来源99

3.11.4损失系数的叠加和折算99

3.11.5风洞运转功率和能量比100

3.12风洞各段损失的计算102

3.12.1开口试验段102

3.12.2闭口试验段104

3.12.3模型和模型支架104

3.12.4扩散段104

3.12.5拐角和拐角导流片105

3.12.6风扇段106

3.12.7蜂窝器、阻尼网和安全网107

3.12.8直流式风洞的进气和排气损失108

3.13风洞各段气动载荷计算108

3.13.1风洞各截面压力计算108

3.13.2风洞各段轴向力计算109

3.14回流式风洞的冷却109

3.14.1风洞温度的影响109

3.14.2风洞的冷却方式110

3.15直流式风洞进、排气装置及其他方面的设计111

3.15.1进气装置112

3.15.2排气装置气动设计113

3.15.3隔断幕114

3.15.4进口消声器114

第4章跨超声速风洞气动设计115

4.1概述115

4.2风洞驱动型式及气源系统120

4.2.1风洞驱动型式120

42.2连续式风洞驱动装置简介123

4.2.3暂冲型风洞气源设计与系统配置128

4.3气动总体设计135

4.3.1试验段尺寸和截面形状136

4.3.2风洞运行压力144

4.3.3风洞试验雷诺数模拟能力147

4.3.4试验段流场品质规范148

4.3.5风洞一次持续运行时间和数据生产能力149

4.4跨超声速试验段与驻室151

4.4.1跨声速试验段151

4.4.2超声速试验段168

4.5模型支撑及支架段171

4.5.1模型支撑171

4.5.2支架段177

4.5.3模型气动载荷181

4.5.4迎角机构调节范围及速度184

4.6二维喷管186

4.6.1喷管的作用和设计要求186

4.6.2喷管的种类和特点187

4.6.3二元超声速喷管的位流型面设计190

4.6.4二维超声速喷管位流型面的边界层修正210

4.7收缩段219

4.8稳定段222

4.8.1大角度扩散段（大开角段）223

4.8.2整流段229

4.8.3消声段234

4.9超声速扩散段240

4.9.1超声速扩散段的作用240

4.9.2扩散段性能和效率242

4.9.3固定壁扩散段及其几何参数的确定245

4.9.4调节片式超声速扩散段249

4.9.5栅指式扩散段253

4.10引射器261

4.10.1引射器的作用和基本原理261

4.10.2引射器的性能计算分析262

4.10.3影响引射器性能的诸因素分析267

4.10.4引射器的种类和性能特点270

4.11阀门配置与压力调节阀272

4.11.1调压阀门几何外形和特征尺寸274

4.11.2阀门型面设计277

4.11.3阀门调节特性277

4.12风洞性能测试279

4.12.1风洞性能调试279

4.12.2流场校测标准282

4.12.3流场校测内容、方法及装置设计282

4.12.4标模试验288

第5章低速风洞结构设计289

5.1低速风洞结构总体设计289

5.1.1结构总体设计的工作内容289

5.1.2风洞洞体结构总体设计289

5.1.3工艺总体设计295

5.2试验段298

5.2.1试验段框架和壁板298

5.2.2观察窗、照明窗及灯具设置299

5.2.3顶门300

5.2.4迎角机构301

5.2.5转盘机构设计305

5.2.6地板307

5.3风扇段308

5.3.1风扇段的组成308

5.3.2风扇段壳体308

5.3.3风扇309

5.3.4电机的布置311

5.4稳定段312

5.4.1蜂窝器312

5.4.2阻尼网设计314

5.5收缩段317

5.5.1收缩段型面精度与材料和加工工艺317

5.5.2收缩段型面检验方法319

5.6拐角导流片319

5.6.1拐角导流片的结构319

5.6.2拐角导流片的安装320

第6章跨超声速风洞结构设计323

6.1跨超声速风洞结构总体设计323

6.1.1风洞洞体结构总体设计323

6.1.2工艺总体设计336

6.2试验段338

6.2.1试验段壳体339

6.2.2试验段壁板设计345

6.2.3模型迎角机构347

6.2.4滚转角机构356

6.2.5偏航角机构357

6.2.6半模转窗机构360

6.3挠性喷管362

6.3.1多支点全挠性喷管362

6.3.2单支点半挠性喷管376

6.3.3多支点半挠性喷管379

6.3.4挠性喷管型面的静调和动调379

6.4收缩段384

6.5稳定段386

6.5.1壳体386

6.5.2蜂窝器386

6.5.3阻尼网387

6.6大角度扩散段389

6.7消声器（段）391

6.7.1消声片结构391

6.7.2消声片的安装392

6.8可调式扩散段393

6.8.1调节片式可调扩散段393

6.8.2栅指式扩散段397

6.9调压阀门400

6.9.1调压阀门的种类400

6.9.2环形缝隙式调压阀门的结构设计401

6.10引射器408

6.10.1环状缝隙引射器408

6.10.2多喷管引射器410

6.11冷却器412

6.11.1基本概念412

6.11.2冷却器的核心——翅片管414

6.11.3冷却器设计程序420

6.11.4结构设计422

6.12拐角段及洞体回路423

6.12.1拐角段423

6.12.2洞体回路425

第7章专用低速风洞426

7.1概述426

7.2立式风洞426

7.2.1立式风洞的用途426

7.2.2立式风洞试验段气流的要求431

7.3低湍流度风洞433

7.3.1低湍流度风洞的用途433

7.3.2低湍流度风洞的设计特点439

7.4航空声学风洞440

7.4.1航空声学风洞的用途441

7.4.2航空声学风洞的主要设计特点442

7.5汽车风洞444

7.5.1汽车风洞的用途446

7.5.2汽车风洞的主要设计特点446

7.6大气环境风洞450

7.6.1大气环境风洞的用途451

7.6.2大气环境风洞的主要设计特点452

7.7桥梁风洞456

7.7.1桥梁风洞的用途457

7.7.2桥梁风洞的设计特点457

7.8结冰风洞459

7.8.1结冰风洞的用途460

7.8.2结冰风洞的主要设计特点460

第8章高雷诺数风洞463

8.1概述463

8.1.1高雷诺数的必要性463

8.1.2高雷诺数风洞的发展现状463

8.2提高雷诺数的原理和方法466

8.2.1提高雷诺数的原理和方法466

8.2.2几种提高雷诺数方法的比较466

8.3低温高雷诺数风洞467

8.3.1低温风洞的历史和发展467

8.3.2低温风洞472

8.3.3低温风洞设计478

8.4其他型式的高雷诺数风洞479

8.4.1大尺寸及增压高雷诺数风洞479

8.4.2重气体高雷诺数风洞479

8.4.3路德维希管风洞（LudwiegTubeTunnel）480

第9章风洞的发展趋向482

9.1发展高雷诺数设备提高风洞的模拟能力482

9.1.1雷诺数对飞行气动特性的影响482

9.1.2高雷诺数风洞的型式485

9.2创造无干扰试验环境提高风洞气流品质486

9.3不断提高风洞生产率降低风洞试验费用488

参考文献490