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。