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- 内容简介
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本书介绍了风洞试验基础与原理，包括风洞试验数据精准度概念和影响因素，重点阐述了高速风洞试验的基本数据处理、洞壁干扰、支撑干扰、模型变形、静气动弹性、雷诺数及动力影响等修正技术，列举了部分高速风洞试验数据修正技术最新应用成果和部分飞行器风洞与飞行试验典型结果对比。本书可供从事高速风洞试验、空气动力学研究、航空航天飞行器研制的工程技术人员使用，也可供高等院校有关专业的师生参考。
第1章 高速风洞试验原理与基础 17
1.1 风洞试验基础 17
1.1.1 空气动力学基本概念 18
1.1.2 热力学基础知识 34
1.1.3 空气动力学基本关系式 37
1.1.4 空气动力学基本方程 39
1.2 风洞试验原理 42
1.2.1 相似理论 42
1.2.2 相对性原理 43
1.2.3 高速风洞试验相似准则 43
1.3 坐标轴系 48
1.3.1 风洞试验常用坐标轴系 48
1.3.2 机体坐标轴系 48
1.3.3 气流坐标轴系 49
1.3.4 半机体坐标轴系 50
1.3.5 风洞坐标轴系 50
1.3.6 天平坐标轴系 50
1.3.7 坐标轴系转换 51
1.4 风洞设备概况 51
1.4.1 高速风洞发展概述 51
1.4.2 高速风洞的类型 57
1.4.3 高速风洞的构成 60
1.4.4 高速风洞动力系统 63
1.4.5 高速风洞控制系统 63
1.4.6 高速风洞测量系统 65
参考文献 68
第2章 高速风洞流场校测与测力试验 69
2.1 高速风洞流场品质要求 69
2.2 高速风洞流场校测方法与数据处理方法 74
2.2.1 速度场校测 74
2.2.2 方向场校测方法 76
2.2.3 跨声速试验段透气壁削波特性测量 76
2.2.4 洞壁边界层测量 77
2.2.5 噪声测量 78
2.2.6 湍流度测量 79
2.2.7 气流不稳定度测定 80
2.3 流场品质主要影响因素与改善方法 80
2.3.1 影响流场均匀性主要因素与提高方法 80
2.3.2 影响气流湍流度主要因素与减小湍流度的方法 81
2.3.3 影响气流噪声主要因素与降噪措施 82
2.3.4 流场校测时对风洞参数的调整 82
2.4 高速风洞试验设计 83
2.4.1 概述 83
2.4.2 模型外形模拟 83
2.4.3 模型缩比及模型在风洞中的位置 83
2.4.4 模型强度与刚度 84
2.4.5 测力试验模型的结构与连接形式 86
2.4.6 模型支撑系统 90
2.4.7 高速风洞尾支撑测力试验 91
2.4.8 条带悬挂测力试验 93
2.4.9 模型表面边界层转捩方法 93
参考文献 94
第3章 风洞试验精准度与基准试验数据 96
3.1 风洞试验误差 96
3.1.1 误差定义及其分类 96
3.1.2 误差传递函数及误差分配 98
3.1.3 风洞试验误差主要来源 99
3.1.4 风洞试验不确定度 100
3.2 风洞试验精度与影响因素 100
3.2.1 风洞试验精度基本要求 100
3.2.2 天平测量精度影响 101
3.2.3 迎角测控精度影响 102
3.2.4 马赫数控制精度影响 102
3.2.5 模型振动对精度影响 102
3.3 风洞试验准度及影响因素 103
3.3.1 风洞试验准度基本要求 103
3.3.2 模型尺度及模型加工质量 104
3.3.3 测试仪器系统误差 104
3.3.4 风洞试验准度影响因素 105
3.4 提高风洞试验数据精准度的方法 105
3.4.1 提高试验模拟参数 106
3.4.2 支撑系统优化 106
3.4.3 提高流场参数控制水平 107
3.4.4 提高模型姿态角测控水平 107
3.4.5 提高模型加工及装配质量 108
3.4.6 建立质量控制作业规范 109
3.4.7 建立标模试验体系 109
3.4.8 建立风洞试验数据修正方法 111
3.5 风洞试验基准数据 111
3.5.1 风洞原始数据处理 112
3.5.2 气流偏角影响修正 114
3.5.3 浮阻影响修正 114
参考文献 115
第4章 洞壁干扰试验与修正方法 116
4.1 概述 116
4.2 风洞壁形式及其对试验数据的影响 117
4.2.1 低速实壁和开口边界 117
4.2.2 跨声速风洞透气壁的作用和发展 118
4.2.3 透气壁参数对试验数据的影响 122
4.3 常规试验的洞壁干扰修正方法 123
4.3.1 洞壁干扰的主要概念 123
4.3.2 经典映像法 126
4.3.3 涡格法 130
4.3.4 壁压信息法 131
4.3.5 非线性修正方法 135
4.3.6 主要试验机构采用的洞壁干扰修正方法 135
4.3.7 典型的洞壁干扰修正结果 140
4.4 洞壁边界条件的分析与测量 143
4.4.1 通用的均匀边界条件 143
4.4.2 确定洞壁透气参数的方法 147
4.4.3 透气流动的直接测量 151
4.5 几类特种试验的洞壁干扰问题 154
4.5.1 二元翼型试验 154
4.5.2 半模型试验 157
4.5.3 非定常试验 162
4.5.4 V/STOL试验 164
4.6 自适应壁技术 167
参考文献 171
第5章 支撑干扰试验与修正方法 175
5.1 支撑干扰概述 175
5.1.1 模型构型与支撑干扰 175
5.1.2 试验马赫数与支撑干扰 177
5.2 支撑方式与干扰特点 178
5.2.1 尾支撑 178
5.2.2 叶片（腹）支撑 182
5.2.3 双支撑 185
5.2.4 侧壁支撑 186
5.2.5 条带/张线支撑 187
5.2.6 四种支撑方式综合对比 189
5.2.7 磁悬浮支撑 190
5.3 支撑干扰试验方法 192
5.3.1 两步法和三步法 192
5.3.2 影响尾支撑干扰试验结果的因素 194
5.3.3 支撑干扰试验数据可靠性分析 197
5.4 数值模拟方法 199
5.4.1 面元法 199
5.4.2 求解基于雷诺平均的N-S方程 200
5.5 工程估算方法 205
5.6 典型支撑干扰结果 207
参考文献 212
第6章 模型变形影响试验与修正 214
6.1 VMD光学测量 215
6.1.1 VMD测量原理简述 215
6.1.2 VMD测量结果校核 216
6.1.3 超临界机翼上反变形量 216
6.1.4 超临界机翼扭转变形量 218
6.2 模型网格处理 219
6.2.1 网格变形方法 219
6.2.2 网格变形结果 222
6.3 弹性变形影响修正 222
6.3.1 变形影响量校核 222
6.3.2 变形影响修正量 225
6.4 典型宽体客机试验模型变形影响 228
参考文献 231
第7章 雷诺数效应与修正方法 233
7.1 雷诺数效应物理本质及分类 233
7.2 风洞试验变雷诺数模拟技术途径 235
7.3 伪雷诺数效应影响因素 236
7.3.1 支撑干扰特性变化 236
7.3.2 洞壁干扰特性变化 238
7.3.3 流场特性变化 238
7.3.4 试验模型变形影响 239
7.4 雷诺数效应修正 239
7.4.1 基于相似参数的激波诱导分离雷诺数外插技术 239
7.4.2 基于FL-26风洞的雷诺数影响试验修正 245
7.4.3 基于CFD和EFD相关性的雷诺数影响预测 248
7.4.4 几种雷诺数影响预测方法的讨论 251
7.5 雷诺数影响预测方法应用 252
7.5.1 CFD和EFD结果相关性 252
7.5.2 雷诺数影响分析 254
7.5.3 高雷诺数空气动力特性预测 257
参考文献 259
第8章 静气动弹性试验与修正方法 260
8.1 静气动弹性问题概述 260
8.2 静气动弹性试验相似准则 263
8.2.1 结构动力学相似准则 263
8.2.2 静气动弹性风洞试验相似准则 266
8.3 静气动弹性模型设计 267
8.3.1 模型设计流程 267
8.3.2 模型比例尺计算及设计难点分析 268
8.3.3 模型结构布局设计 269
8.3.4 模型结构刚度/尺寸优化设计 271
8.4 静气动弹性风洞试验 273
8.4.1 静气动弹性半模测力试验技术 274
8.4.2 静气动弹性试验模型变形视频测量技术 276
8.4.3 静气动弹性试验模型防护技术 278
8.5 静气动弹性影响修正 279
8.5.1 K值法与增量法的定义及对比分析 280
8.5.2 基于气动力静导数/系数的修正分析 281
8.5.3 静气动弹性影响修正方法 283
参考文献 284
第9章 动力模拟试验与修正方法 286
9.1 动力影响问题 286
9.2 动力影响模拟试验技术 287
9.2.1 通气测力试验技术 287
9.2.2 喷流试验技术 292
9.2.3 带动力模拟试验技术 299
9.3 典型动力影响试验结果 303
9.3.1 通气模型典型试验结果与分析 303
9.3.2 典型喷流试验与结果 307
9.3.3 运输类飞机动力影响试验结果 313
参考文献 313
第10章 风洞试验数据与飞行相关性分析 314
10.1 气动—推进系统划分体系 314
10.1.1 划分原则 314
10.1.2 推力修正体系 316
10.1.3 气动数据修正体系 320
10.2 小展弦比飞机风洞与飞行试验数据的比较 323
10.2.1 风洞与飞行的相关状态 323
10.2.2 小展弦比飞机极曲线相关性 323
10.2.3 零升阻力系数相关性 324
10.2.4 平衡升致阻力因子 326
10.3 某民用运输机风洞试验基准数据修正 327
10.3.1 基本数据处理 328
10.3.2 平均气流偏角修正 328
10.3.3 支撑干扰修正 328
10.3.4 洞壁干扰修正 331
10.3.5 模型变形影响修正 333
10.3.6 浮阻影响修正 334
10.3.7 风洞试验基准数据 335
10.4 风洞特种试验数据与飞行试验数据的比较 337
10.4.1 铰链力矩 337
10.4.2 减速板空气动力特性 337
10.4.3 进气道性能 338
10.4.4 外挂物空气动力特性 339
10.4.5 抖振边界 341
参考文献 342
第11章 风洞试验数据修正技术发展趋势 344
11.1 高保真度物理模拟的风洞试验技术 344
11.1.1 低温高雷诺数试验技术 344
11.1.2 磁悬浮天平技术 346
11.1.3 精细化洞壁干扰修正技术 346
11.2 风洞试验与CFD一体化技术 347
11.2.1 基于CFD风洞数据修正技术 347
11.2.2 基于风洞数据的CFD改进技术 347
11.2.3 数字/模拟混合风洞技术 351
11.3 数据库和智能系统技术 352
11.3.1 数据库技术 352
11.3.2 智能系统 352
参考文献 353
