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风洞测力试验 一、风洞试验原理 1.相似理论 两个同一类物理现象，如果在对应点上对应瞬时所有表征现象的相应物理量都保持各自的固定的比例关系（如果是向量还包括方向相同）则两个现象相似。 （1）几何相似、运动相似和动力相似 （2）相似准则 a. 压缩性相似 ： 马赫数相等， Ma=V/C b. 粘性力相似： 雷诺数相等， Re=（ρVL）/μ c. 热力相似： 普朗特数， Pr=（μCP）/λ, 比热比, r=CP/Cv d. 重力相似： 弗劳德数， e. 周期性运动相似: 斯特鲁哈数 Sr=l/（vt） 一、风洞试验原理 2.风洞流场建立的理论 一维流动理论 （1）低速风洞的原理 （2）高速风洞的原理 超音速风洞简图 低速开口式回流风洞 二、风洞测试设备 风洞 （1）南理工低速风洞（HG-1号风洞） 二、风洞测试设备 （2）南理工自由射流风洞 （HG-3号风洞） 二、风洞测试设备 （3）南理工亚跨超音速风洞（HG-4号风洞） 二、风洞测试设备 2.测力天平 （1）应变式天平和机械式天平 惠斯登电桥 机械式天平 应变式天平 二、风洞测试设备 （2） 应变式天平原理 通过测量敏感元件-电阻应变片的输出电压来测量模型空气动力的一种装置 （3）应变式天平的组成 弹性元件、电阻应变片、测量电路、稳压电源、信号调理放大器组成 （4）电阻应变片 是一种利用金属或半导体材料受拉伸或压缩变形后电阻值可以发生变化的一种敏感元件。通常制成栅状 二、风洞测试设备 （5）应变天平的测量电桥 电桥处于平衡时： 当电桥阻值产生微小增量时： 二、风洞测试设备 电阻应变片存在的问题： 机械滞后：由于敏感栅、基底和粘合剂在承受机械应变以后滞留的残余变形引起的。 零漂：应变片内应力的变化，粘合剂和基底内部结构的变化引起的。 应变片的电阻值不稳定： 最大工作电流：电流比额定小很多时，不灵敏，电流太大会损坏。 温度效应：温度影响电阻值的大小，从而造成误差。 二、风洞测试设备 轴向力元件 柱粱式组合元件 轴向力元件： 作为轴向力的应变元件； 柱粱式组合元件： 通过组合用来作为法向力、 侧向力、俯仰力矩、侧向力 矩和滚转力矩的应变元件 。 （6）应变式天平常见测量元件 二、风洞测试设备 外式天平 （7）应变式天平实物 二、风洞测试设备 内式天平 二、风洞测试设备 铰链力矩天平 二、风洞测试设备 半模天平 二、风洞测试设备 天平和支架装配在风洞中