留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

连续式跨声速风洞压力损失计算研究

李庆利 孟凡民 李兴龙 张刃 崔晓春

李庆利, 孟凡民, 李兴龙, 等. 连续式跨声速风洞压力损失计算研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(6): 71-78. doi: 10.11729/syltlx20190139
引用本文: 李庆利, 孟凡民, 李兴龙, 等. 连续式跨声速风洞压力损失计算研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(6): 71-78. doi: 10.11729/syltlx20190139
LI Qingli, MENG Fanmin, LI Xinglong, et al. Research on the calculation of pressure loss in continuous transonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(6): 71-78. doi: 10.11729/syltlx20190139
Citation: LI Qingli, MENG Fanmin, LI Xinglong, et al. Research on the calculation of pressure loss in continuous transonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(6): 71-78. doi: 10.11729/syltlx20190139

连续式跨声速风洞压力损失计算研究

doi: 10.11729/syltlx20190139
详细信息
    作者简介:

    李庆利(1984-), 男, 河北秦皇岛人, 硕士研究生。研究方向:风洞设计与风洞试验技术研究。通信地址:沈阳市701信箱(110034)。E-mail:liqingli68@163.com

    通讯作者:

    孟凡民  E-mail: moonnuaa@126.com

  • 中图分类号: V211.74

Research on the calculation of pressure loss in continuous transonic wind tunnel

  • 摘要: 为满足未来先进航空航天型号的发展需求,我国逐步展开了大型跨声速风洞建设工作;由于过去从未开展过大型连续式跨声速风洞建设,建设经验较为有限。连续式风洞压力损失估算及各部段气动参数计算是风洞结构、测控系统和动力系统设计的输入条件;压力损失估算结果的准确性,直接影响了风洞动力系统设计的难度。本文结合经典的压力损失计算方法,针对损失的关键部位,结合CFD数值模拟及缩比部段试验结果进行全面的分析,给出了特殊部段尤其是试验段的损失系数,并通过多次迭代计算的方式,给出了各部段气动性能。最后,将风洞压力损失估算值与某0.6 m量级连续式跨声速风洞试验结果进行对比,估算偏差在7.5%以内。
  • 图  1  FL-61风洞布局图

    Figure  1.  The FL-61 wind tunnel layout

    图  2  TCT风洞高速扩散段压缩性修正对损失的影响[5]

    Figure  2.  Effect of high-speed diffuser compression modification on loss of TCT wind tunnel[5]

    图  3  TCT风洞压比估算值和测量值的对比[5]

    Figure  3.  Comparison of estimated and measured pressure loss in TCT wind tunnel[5]

    图  4  槽壁试验段示意图

    Figure  4.  The slotted test section

    图  5  槽壁试验段网格

    Figure  5.  Mesh of the slotted test section

    图  6  试验段主要压力损失

    Figure  6.  Main pressure loss in the test section

    图  7  Flap片关闭状态下计算结果

    Figure  7.  The calculated results in flap off state

    图  8  不同喷管和试验段Ma数下抽气量[7]

    Figure  8.  The suction mass at different nozzles and different Mach numbers[7]

    图  9  孔壁试验段简化模型(二维)CFD计算结果

    Figure  9.  Calculation results of the simplified model (2D) for perforated-wall test section

    图  10  Ma=1.00,0.2 m试验段试验结果

    Figure  10.  The test results of 0.2 m test section at Ma=1.00

    图  11  孔壁试验段不同试验车次试验结果

    Figure  11.  The test results of perforated-wall test section

    图  12  0.2 m试验段试验结果(Ma=1.10)

    Figure  12.  The test results of 0.2 m test section at Ma=1.10

    图  13  低超声速范围支架段马赫数云图

    Figure  13.  Mach number diagram of model support section with low supersonic range

    图  14  模型支架段马赫数云图

    Figure  14.  Mach number diagram of the model support section

    图  15  风洞参数计算流程图

    Figure  15.  Flow chart of wind tunnel parameter calculation

    图  16  国际同类风洞设计的估算结果[5]

    Figure  16.  Estimation results of similar international wind tunnel[5]

    图  17  估算与试验结果对比

    Figure  17.  Comparison of estimation and the test results

    表  1  边界条件一览表

    Table  1.   List of boundary conditions

    部件名称 边界条件
    二维喷管入口 总温、总压、流动方向等
    试验段出口 外插
    风洞横向中间截面 对称面
    计算模型半模分界面 对称面
    单槽分界面 欧拉壁面
    槽腔壁板 无滑移绝热壁
    驻室壁面 无滑移绝热壁
    试验段壁板 无滑移绝热壁
    二维喷管壁板 无滑移绝热壁
    Flap片 无滑移绝热壁
    下载: 导出CSV

    表  2  风洞各部段损失系数

    Table  2.   Loss coefficient of each part of the wind tunnel

    部段名称 当地损失系数 部段名称 当地损失系数
    第二喉道段 0.0341 大角度扩散段 1.692
    再入段 0.0078 风洞冷却器 20
    方变圆段 0.018 大角度收缩段 0.05
    第一扩散段 0.06 第三拐角段 0.25
    第一拐角段 0.24 三、四拐角间等直段 0.012
    一、二拐角间等直段 0.8452 第四拐角段 0.25
    第二拐角段 0.24 稳定段 4.5
    压缩机段 0.25 收缩段 0.34
    第二扩散段 0.0685 喷管段 0.028
    下载: 导出CSV

    表  3  不同压力损失计算方法不确定度汇总[4]

    Table  3.   Accuracy of different pressure loss calculation methods[4]

    Uncertainty of circuit loss predictions
    Project Method Loss estimation Uncertainty
    Facility upgr. Analytical Data base sim. tunnels 30%~40%
    Facility upgr. Semi-emp. Experimental data base < 5%~10%
    New tunnel Experiment Test-rig high-speed leg < 10%~15%
    New tunnel Experiment Complete model tunnel < 5%~10%
    New tunnel Semi-emp. Loss program + test data < 5%~10%
    New tunnel Semi-emp. Data base sim. tunnels 30%~40%
    New tunnel Analytical Present 1D method < 10%~15%
    New tunnel Analytical Numerical(CFD)
    下载: 导出CSV
  • [1] GOETHERT B H. Transonic wind tunnel testing[M]. London:Pergamon Press, 1961.
    [2] WOLF T. Computation of power requirements for subsonic and transonic wind tunnels[C]//Proc of the 15th Applied Aerodynamics Conference. 1997.
    [3] ECKERT W T, MORT K W, JOPE J. Aerodynamic design guidelines and computer program for estimation of subsonic wind tunnel performance[R]. NASA-TN-D-8243, 1976.
    [4] WOLF T. State of the art in circuit loss analysis of transonic wind tunnels[C]//Proc of the 20th AIAA Advanced Measurement and Ground Testing Technology Conference. 1998.
    [5] DAVIS M W. Optimum transonic wind tunnel[C]//Proc of the AIAA 14th Aerodynamic Testing Conference. 1986.
    [6] 凌其扬.西北工业大学NF-6风洞气动性能估算[B].西安: 西北工业大学, 1997.
    [7] 伍荣林, 王振羽.风洞设计原理[M].北京:北京航空学院出版社, 1991.

    WU R L, WANG Z Y. Wind tunnel design principle[M]. Beijing:Beijing Aeronautical Institute Press, 1991.
    [8] 华绍曾, 杨学宁.实用流体阻力手册[M].北京:国防工业出版社, 1985.

    HUA S Z, YANG X N. Applied fluid resistance handbook[M]. Beijing:Defense Industry Press, 1985.
    [9] 刘政崇, 廖达雄, 董谊信, 等.高低速风洞气动与结构设计[M].北京:国防工业出版社, 1999.

    LIU Z C, LIAO D X, DONG Y X, et al. Aerodynamic and structure designs of high speed and low speed wind tunnel[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 1999.
    [10] GUNN J A, MARTINDALEW R, Wagner D W. Performance evaluation of a transonic wind tunnel compressor[R]. AIAA 92-3927, 1992.
    [11] IDELCHIK I E. Handbook of hydraulic resistance[M]. 2nd ed. New York:Hemisphere Publishing, 1986.
  • 加载中
图(17) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  289
  • HTML全文浏览量:  149
  • PDF下载量:  29
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-24
  • 修回日期:  2019-12-23
  • 刊出日期:  2020-12-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日