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设 计 题 目: 小型低速实验风洞设计
开 题 时 间: 2024年3月20日
1 课题研究的目的和意义
1.1设计目的
1.2设计意义
2 文献综述（课题研究现状及分析）
2.1国内发展
2.2 国外发展
3 基本内容、拟解决的主要问题
3.1设计内容
3. 附件及辅助机构的设计：如安装装置、加压系统等；
3.2拟解决的主要问题
第一部分：准备工作
第二部分：设计直流式小型低速实验风洞
第三部分：小型风洞内流场数值模拟
第四部分：计算机绘图
5. 总体方案设计
5.1 小型低速回流式闭式风洞
(3)噪声比开口直流式风洞低得多。
5.2 小型低速直流式闭式风洞
5.3 成本估算、
6 进度安排
7 主要参考文献
1 课题研究的目的和意义
1.1设计目的
本设计进行小型低速实验风洞设计，采用闭式小型实验风洞，风速为0~50m/s，工作端截面面积为圆形直径500mm，方形400×400mm，工作段长度为2000mm，通过这次毕业设计，熟悉小型低速实验风洞设计的基本要求，掌握小型低速实验风洞的常规设计方法，把所学的知识应用到实际的设计中去，通过合理设计使小型低速风洞完成预计的气动力实验需求。
1.2设计意义
低速风洞实验就是用试验的手段研究航空航天飞行器的空气动力性能，特别是起飞着陆阶段的空气动力性能，研究水中兵器的流体动力性能和航空航天救生器具的气动性能。研究汽车列车的空气动力性能，研究风力机械的空气动力性能，研究单体或群体建筑构筑物在风场中的受力状态及其对蜂仔的响应特性，研究桥梁的风载状态和风振规律等等。它的控制性佳可重复性高，且一些研究也指出风动实验之结果与现地风场观测的结果相近。故风洞实验室研究许多风工程问题最常用的方法，风洞实验数据亦可用来验证数值模型的有效性，找到较佳的模式参数。
2 文献综述（课题研究现状及分析）
2.1国内发展
我国的风洞建设起步较晚，在上世纪30年代。清华大学设计了我国第一个中型低速风洞，采用回流式，最大直径为3m。而后从1960年以来，中国空气动力研究与发展中心设计了国内最大规模的低速风洞群，其中包括亚洲最大的低速风洞实验段截面为8m×6m，国内试验风速最高的亚声速风洞，该风洞试验段截面为3m×4m，这些风洞在很大程度上提高了我国低速风动的研究水平和试验水平。在上世纪80年代，吉林大学傅丽敏教授尝试将航空风动或大气边界层风洞进行改造，进行汽车风动实验，他参与了北京空气动力学研究所一座中型单回流闭口低速风洞的改建，使该风洞可以完成1:5比例的汽车风动实验。在1998年，同济大学将其土木工程防灾国家重点实验室TJ-2号风动改建为汽车模型风洞，以便能够进行汽车风动实验，上述两个风洞的改件都是对汽车风动地板的边界层进行处理，增建地面效应模拟设备。2002年，吉林大学汽车风洞开工建设。05年底，同济大学上海地面交通工具。现已建设完成，标志着中国汽车动力学研究进入一个新的阶段。在2010年，我国的多功能结冰风洞开工建设，该风洞研究机翼迎风结冰现象为防冰除冰现象提供设备支持。到2015年，丁素明等人设计了NJS-1型植保直流式闭口式风洞，该风洞进一步研究植保风动的结构设计和漂移实验参数提供了理论参考。
2.2 国外发展
国外对于风洞的建设时间较早，世界上公认的第一个风洞是英国人韦纳姆于1896~1871年间建成，它测量了物体与空气相对运动时受到的阻力，它是一个两端开口的木箱，截面45.7cm×45.7cm，长3.05m，美国的莱特兄弟在他们成功地进行世界上第一次动力飞行之前，于1900年建造了一个风洞，截面40.6cm×40.6cm，长1.8m，气流速度40~56.3千米/小时 1901年，莱特兄弟又建造了风速12m每秒的风洞，为他们的飞机进行有关的实验测试。在1916年德国的廷根大学设计出了普朗特风洞，他们在拐角处安装了导流板试验段前端的收缩段设计使的试验段更加流畅均匀，类似于单回路风动外形为现代风动的设计树立了里程碑。在1980年，美国将一座旧的低速风洞改成世界最大的全尺寸低速风洞试验段，面积24.4m×12.2m这个风洞在建成后又多增了一个24.4m×36.6m的新实验段。在2009年德国慕尼黑研发总部的空气动力测试中心奥迪汽车公司耗时三年建成了一个风洞，该风洞内部设有两个试验段，一组可以用来测试汽车实车另外一组尺寸较小，可以用来测试汽车模型。
3 基本内容、拟解决的主要问题
3.1设计内容
1. 分析工作原理，确定主要结构参数，进行总体方案设计、装配图；
2. 主要结构的设计：如工作段、收缩段、扩散段、导流叶片，压力箱等；
3. 附件及辅助机构的设计：如安装装置、加压系统等；
4. 主要零部件的设计和校核、选型：风机选型，法兰盘、管接头、管路等；
5. 流体计算；
6. 可选作电气及控制系统：设计、计算、选型。
