有没有高手能设计一个简易低速风洞

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有没有高手能设计一个简易低速风洞

虎哥2011/09/23机械与工具 IP:四川

咱不懂这个，先投石问路，以免将来需要的时候找不着北。顺便也请大家普及下知识。

要求：

1、全部用市面上容易买到的材料，包括金属板、钢化玻璃、塑料板、轴流风机、离心风机、飞机螺旋桨、大功率电动机等。

2、能达到50米/秒的稳定风速，在安放试样的区域，流速分布基本均匀，湍流较少。

3、最大试样尺寸，直径500mm，长度3米。

4、有必要的安装模样、天平、传感器的基座、支架，必要的导片、孔、导管，必要的照明、摄影设备安装位置等。

5、提出方案，最好出设计图纸。

欢迎大家讨论。有关风洞的基础知识，请发到本帖。

+1 科创币

浴血前锋 2012/09/03 既定位简易，我有主意，可节省造价至少过半。就是使用汽车动力（不破坏），其它结构设什么意外，常规即可

来自：仪器与装备 / 机械与工具

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~~空空如也

jrcsh

13年4个月前 IP:未同步

323670

1楼

50米/秒换成立方米的数据是多少了

50米/秒这个速度有如。38打出来的子弹速度了,换成时速就是 50米/秒= 180km/H

轴流电机选型表到有一些

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坚定的潜水党

13年4个月前 IP:未同步

323673

2楼

刚开始学工程流体力学，流体方面估计帮不上什么忙了。
找点资料给老虎吧。

小型风洞的设计及变频调速数据自动采集系统.pdf 221.06KB PDF 460次下载预览

φ5m立式风洞结构设计.pdf 278.72KB PDF 639次下载预览

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

323688

3楼

最大试样尺寸，直径500mm，长度3米……学校占地十几米乘以几十米的低速风洞实验段都没这么大。
1/10、1/20比例可能差不多。

要简单的话做成直通式的，排气口用大功率电动涵道风扇抽气，进气口用一捆吸管作为蜂窝器。
风洞天平建议买成品，同学以前自己做发现事倍功半。现在有成品微型六分量的，厂家信息先问问。

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y0123

13年4个月前 IP:未同步

323696

4楼

我知道烟雾用什么来做，现在用的多的是超声波雾化器！

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血狼

13年4个月前 IP:未同步

323699

5楼

风洞的风道可以用白铁打出来的吧？在需要仿制天平什么的地方开个窗口。如果可以，再在一面加个透明亚克力板。方便观察。所有缝隙用环氧树脂或者AB胶或者玻璃胶加固密封。

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vocal@ルカ

13年4个月前 IP:未同步

323717

6楼

引用第4楼y0123于2011-09-23 10:19发表的 :
我知道烟雾用什么来做，现在用的多的是超声波雾化器！

那个效果太差高速下马上消失。。。
强烈建议使用舞台烟机（烧烟油的）

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vocal@ルカ

13年4个月前 IP:未同步

323718

7楼

10HP压缩机可以输出高压气体用毛细管截留留言终结者貌似有一集用40M的管道0.4MPA气压把稻草搞过音速[s:275]

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虎哥

作者

13年4个月前 IP:未同步

323732

8楼

技术要求提得不合适的地方，请大家斧正。试验段可能是长了一点，扩张段不太好设计。这方面我也不懂，就是想大家探讨。

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科学人

13年4个月前 IP:未同步

323788

9楼

要求不高吸管阵列即可。

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dx毁灭者

13年4个月前 IP:未同步

323866

10楼

不知我的提议算不算灌水，我推荐银欣的穿甲弹系列风扇，风道不错，是集中式直吹型的

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马小甲

13年4个月前 IP:未同步

323872

11楼

我现在用的一个1500瓦40厘米轴流风机感觉只有20多米每秒

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

323950

12楼

引用第6楼霹雳游侠于2011-09-23 12:51发表的 :

那个效果太差高速下马上消失。。。
强烈建议使用舞台烟机（烧烟油的）

用钢丝沾油然后通电加热产生烟线，在风洞里比较常用

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

323951

13楼

引用第6楼霹雳游侠于2011-09-23 12:51发表的 :

那个效果太差高速下马上消失。。。
强烈建议使用舞台烟机（烧烟油的）

用钢丝沾油然后通电加热产生烟线，在风洞里比较常用

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箭zy-h2

13年4个月前 IP:未同步

324048

14楼

我建议····
用几个大的大功率鼓风机·····串联，，，再并联

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lizhihong

13年4个月前 IP:未同步

324078

15楼

引用第13楼拔刀斋于2011-09-24 12:51发表的 :

用钢丝沾油然后通电加热产生烟线，在风洞里比较常用

我认为烟雾的产生不适重要问题主要的是风速如何达到这东西弄出来恐怕是个电老虎啊我建议风道采用内径500MM的钢管为主体毕竟可以省略很多的加工程序而且钢件的焊接性能以及各种连接方式和强度都比较占优势

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jrcsh

13年4个月前 IP:未同步

324151

16楼

750W 3.6立方/秒

找到一个参考值国产比较不错的轴流风机性能常规是 13000立方/小时这样标的还有风压系数，电机转速2800转/分钟

看来要从转速入手来提高电机的性能才能输出足够的风量

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liubo198651 实习会员

13年4个月前 IP:未同步

324217

17楼

···················反正就是有点不切实际··········不过要做也是可以的，
就是比较复杂而已。

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蒙夏

13年4个月前 IP:未同步

324228

18楼

引用楼主虎哥于2011-09-23 00:59发表的有没有高手能设计一个简易风洞 :
要求：

1、全部用市面上容易买到的材料，包括金属板、钢化玻璃、塑料板、轴流风机、离心风机、飞机螺旋桨、大功率电动机等。

2、能达到50米/秒的稳定风速，在安放试样的区域，流速分布基本均匀，湍流较少。
.......

咱也不是很懂
你们是做低速还是高速啊？
若要结果精确
要保证雷诺数，马赫数，普朗特数三大相似系数在风洞试验和实际飞行时一致
一般三者不能同时保证
所以按照用途会舍弃一两个系数
我们做低速风洞
雷诺数是一定要保证的

+50

科创币

科创网

2011-09-25

解决问题的态度

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箭zy-h2

13年4个月前 IP:未同步

324254

19楼

我来详细说说，我的想法，如果是500mm的直径，只能用轴流风机，离心的没有那么大的。
，但是···那个轴流风机的扇叶样式我也不知道是什么样的，叶片的密度可能不够，要产生一定的压力，叶片就要像涡轮风扇发动机的风扇一样的密度。我这里倒是能看见有那种工业用的轴流抽风机，最大能有70cm的。但是叶片只有四片，产生不了什么压力。风速自然提不上去。
个人认为这个风洞的难点在于压气机，首先市面上的轴流扇叶都不合适。自己加工又比较离谱。至于无湍流的，那个可以用整流叶片来解决，还有管道的也可以用钢板来焊接。。。
真要能做成

这个密度的压气叶轮·······那可是超音速风洞都没问题的········不过也可以考虑多级压气。，就是不知道市面上那只有4片扇叶的····能提供什么压力。

+50

科创币

科创网

2011-09-25

赞扬。

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west_0830

13年4个月前 IP:未同步

324266

20楼

说的轴流风机。我想起在钢铁那种把高炉铁矿都能吹起浮在炉缸上面的风机了[s:275]。学煤铁时也有说到过。。那么我们能不能把二个或更多的轴流风机串起来吹呢[s:275]

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

324319

21楼

引用第18楼蒙夏于2011-09-25 13:49发表的 :
咱也不是很懂
你们是做低速还是高速啊？
若要结果精确
.......

实用的低速风洞以雷诺数为主要控制参数，但很少能做到同等雷诺数模拟。

首先模型比飞机小一到两个数量级，其次飞行器M数一般能达到0.5，风洞风速增加的余量有限。
即使巨型风洞或者采取增压、降温增加密度的“变态”风洞，最终出来雷诺数还会差一两个数量级。

剩下的雷诺数效应补偿，靠零部件分别实验、历史飞行记录等资料外插估计，经验成分很大。
所幸在流动分离情况变化不大的情况下雷诺数的影响比较平缓，只要注意流场结构变化的几个阈值。

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

324324

22楼

低速风洞没有波阻，总压损失小，单级轴流风机的输出压强已经足够
选取风机关键要流量足够大，风速不能太低，但不用达到试验段的风速。

风机风速与试验段风速的差异靠把试验段做成文氏管（不可与拉喷混淆）来达到。
试验段前面的收缩段使气流加速、试验段后面的扩压段使气流减速增压回收动能。
（在拉伐尔喷管里，扩张段气流在超音速下继续加速。）

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拔刀斋

13年4个月前 IP:未同步

324327

23楼

引用第15楼lizhihong于2011-09-24 20:53发表的 :
我认为烟雾的产生不适重要问题主要的是风速如何达到这东西弄出来恐怕是个电老虎啊我建议风道采用内径500MM的钢管为主体毕竟可以省略很多的加工程序而且钢件的焊接性能以及各种连接方式和强度都比较占优势

大的循环式风洞用钢件
小的开口式风洞（教学用）几乎整个风洞体都是试验段，全做成透明的。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/contents/112/XXXXXXXml

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kuanglong7 千古风流

13年4个月前 IP:未同步

324397

24楼

我很随意的计算了一下LZ所需风洞的一些基本参数，贴出来让大家验证一下。

1、因为是业余制作，所以受成本、场地、制造加工能力等因素制约，建议该风洞整体结构采用圆形截面的开路式风洞。
2、根据LZ给出的最大试样尺寸，直径500mm，长度3米。我发现限制该风洞试验段直径的并非试样的直径，而是试样的长度。因为根据试样直径500mm，试样迎风面积不高于风洞试验段截面积的4-5%计算，试验段直径2.5m就够了。但是由于试样长度有3m，而为了将试样安放在均匀稳定的流场中，低速风洞中试样安装位置在试验段入口0.25-0.5倍直径，并且尾部离出口需0.75-1.25倍直径。同时由于是业余制作，考虑到各制约因素，风洞试验段的长径比我取1.5左右，则该风洞试验段入口直径需要5m，试验段扩散角0.5度，出口直径5.13m，长度7.5m。
3、根据现代低速风洞的设计规律，收缩比一般在7-10左右，但是在业余条件下大收缩比会带来很多麻烦，所以我建议使用3-4左右的小收缩比，得出该风洞稳定段和整流段直径在9-10m左右，长度取0.5倍直径，也就是4.5-5m，内部安装一层蜂窝器和一层纱网（阻尼网）以降低湍流。
4、收缩段是最难加工的部件，为了获得均匀稳定的来流其形状是连续变化的曲线，但是业余条件很难保证加工精度，所以我建议干脆用直接用锥形收缩段，长度取长一点1.5-2倍入口直径，也就是15-20米。结合上面的低收缩比设计，最大限度的减小湍流。
5、扩散段扩散角取6度，长度取3倍入口直径，也就是15m，出口直径（也就是风扇直径）8.15m。风扇室一般为2-3倍入口直径，也就是17-25m。扩散段入口处需开若干调压孔，总面积为试验段截面积的15-20%，孔宽为试验段直径的5%左右，调压孔无法精确计算，一般是做成可调式，风洞建成后由试验确定。
6、估算出该风洞最大直径为10m、最大长度46m，建议采用露天安装，如采用室内安装，该实验室净空间不得低于50000立方米。由于诸多限制因素，无法使用高效设计，同时业余条件下也难获得高效率风扇，所以估算该风洞实际需用功率应该在2000KW以上，方可满足设计要求。

+10

科创币

hefanghua

2011-10-29

高质量发帖。风洞尺寸可以做小些。

科创币

浴血前锋

2012-09-03

0.785平方米内180公里/小时的风速而已，用的着这么哆嗦嘛

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箭zy-h2

13年4个月前 IP:未同步

324508

25楼

回 24楼(kuanglong7) 的帖子

为什么是抽吸式，而不是压气式的。这样抽吸式的，前面的收缩段意义不大啊。。。
我是建议用压气式，可以多级压气，以提高风速。这个问题不大吧，我觉得最难的是压气机的问题。
市面上销售的轴流风扇风速都不够高。不过考虑到是50m/s的应该困难不大。

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kuanglong7 千古风流

13年4个月前 IP:未同步

324647

26楼

回 25楼(箭zy-h2) 的帖子

如果风扇放在前面，那么试验段就在风扇的螺旋气流中，你还怎么测试？
收缩段是加速气流的关键，你想直接用风扇将气流加速到所需速度也行，但是那你就要用小直径大功率的风扇，所需功率成倍增加。同时湍流度也很高，现在低湍流的风洞收缩比能超过20。
你还是多看看空气动力学方面的书，再来谈这些问题吧！

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虎哥

作者

13年4个月前 IP:未同步

325000

27楼

没那么大场地，请狂龙老兄算算如果电机功率为12.5千瓦，或者长度不超过10米，参数组合该如何选择比较靠谱。

另外我把模样的迎风面积说错了，我的设想是喉部的直径500毫米，扩张段总长3米，不是要把直径500毫米，长3米的模样放进去试验。

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kuanglong7 千古风流

13年4个月前 IP:未同步

325057

28楼

回 27楼(虎哥) 的帖子

你的意思是实验段入口直径500mm，试验段长度3m？这样的话试验段长径比达到了6，一般专业建造的开路式低速风洞长径比在1.75-3左右，再长就要采取柔性洞壁等技术降低洞壁干扰。业余条件下我不推荐长径比超过1.5的设计。所以你最好给出一个典型实验模型的尺寸，再来计算试验段的直径和长度。一般设计要求是模型迎风面积不高于试验段截面积的5%，长度由于要保证模型安装位置在试验段入口0.25-0.5倍直径，并且尾部离出口需0.75-1.25倍直径，所以模型要小于试验段长度的1/2，最好小于1/3。
至于功耗等确定了试验段直径后可以大致估算出来。一般专业的大中型开路式低速风洞其电机能量比是0.5-0.6，小型的会更低，至于说这种业余的，没什么经验数字，但是我个人经验专业风洞风扇效率可以达到0.9以上，风扇系统总效率一般在0.8-0.9左右，一般民用和工业用风扇效率只有0.3-0.7左右。再加上设计和建造中的效率损失，我个人认为该风洞的电机能量比应该不会高于0.2。你用12.5KW电机，要达到50m/s的风速，我反算试验段截面积大约是直径200mm。
当然，这只是我个人估算出的结果，有待进一步验证。

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箭zy-h2

13年4个月前 IP:未同步

325069

29楼

回 26楼(kuanglong7) 的帖子

有种叶片叫做整流叶片··········一般风洞都是压气机在前面，并且····这样抽吸的，收缩段貌似真没什么用处，求教···

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kuanglong7 千古风流

13年4个月前 IP:未同步

325083

30楼

回 29楼(箭zy-h2) 的帖子

我在26楼回答的都很清楚了。你说“一般风洞都是压气机在前面”根据是什么？你见过几个“压气机在前面”的风洞？都是哪里的？

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jrcsh

13年3个月前 IP:未同步

330061

31楼

想到的一个低成本的方案,

直接使用发动机的燃料作为风源.................. 成本与使用次数有关

点着发动机对着风道喷,

高温问题，可以在前方架设一个冷却道，温度也降下来了、还能在此区把风压平均化。

以上YY 纯理论想法, 还请大家评估：主要是在冷却时是否会造成流速的下降（比如热空气，冷却时，会收缩体积，由此导致压力下降）

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