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3 风洞压力损失计算 18
3.1 风洞能量损失研究的意义 18
3.2 风洞能量损失计算原理 18
3.2.1 管道损失的来源 18
3.2.2 损失系数的叠加和折算 18
3.3 风洞能量损失计算 19
3.3.1 收缩段 20
3.3.2 稳定段 22
3.3.3 第二回流段 25
3.3.4 扩散段 27
3.3.5 动力段 29
3.3.6 第一回流段 30
3.3.7 扩压段 32
3.3.8 结冰风洞体的能量比 33
3.3.9 风洞洞体损失 33
3.3.10 电机选取 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
1 引言
水蒸气的结冰现象在很多时候会给我们带来很多不便，如空调中的热泵的换热器结冰，会降低换热效率，甚至使其不能工作；若冷库蒸发器结冰，会使蒸发器换热效率降低，重则将发生冻胀冰水池箱体使之变形或胀破“卧蒸”换热管；假如飞机在飞行中发生结冰现象，这样就会有可能降低飞机的飞行的气动性能度更甚者是会威胁飞机安全性。本设计根据设计要求设计了用于飞机等结冰试验的结冰风洞。论文网
1.1 研究背景
飞机在穿越含有过冷水滴的高空云层时，飞机机体表面会有结冰聚集现象。飞行中，一旦发生结冰，飞机的空气动力特性发生变化，使升力减小、阻力增加，还会减小飞机发动机的推力，对飞机的稳定性和操纵性造成一定影响[1]。甚至造成机毁人亡。鉴于结冰现象严重威胁飞行安全，很多国家都开展了关于飞机结冰的研究[2]。目前飞机结冰的研究主要有数值模拟和试验研究两种，其中数值模拟是采用计算机对合理简化的数学模型进行求解, 来分析结冰过程及结冰后对飞机性能的影响，而试验研究则包括冰风洞试验、模拟自然结冰的飞行试验和自然结冰状态下的飞行试验，冰风洞试验是开展飞机结冰及飞机防冰系统研究的最基本手段[3]。
1.2 冰风洞概况
1.2.1 冰风洞发展概况
目前全世界能够进行结冰试验的冰风洞只有20余座，主要分布在美国、法国、英国、加拿大、俄罗斯等发达国家。其中美国的NASA格林研究中的结冰研究风洞（IRT）最具代表性。
图 1.1 NASA格林研究中心结冰研究风洞[4]
目前在我国只有武汉航空仪表厂建有一个试验段仅为0.28m 0.18m的小型结冰风洞[4]。它主要用于航空仪表防冰、除冰试验。我国暂无用于飞机结冰试验、飞机防冰除冰试验的大型风洞[4]。
武汉航空仪表厂结冰风洞原理示意图[4]文献综述
1.2.2 冰风洞介绍
结冰风洞是使用人工的方法产生和控制气流、空气中水含量以模拟飞行器飞行状态，并且可以度量气流对试验件作用以及观察物理现象的一种试验设备。它利用流动的相对性和相似性原理，通过在试验段内固定试验件模型，当气体以一定速度在风洞管道内流过模型时，由测量记录的流场参数和模型的气动性影响来推算模型相对原型物体在含水空气中运动时的结冰状况以及受到的气力[4]。