1、 - 15 -空氣動力學課程實驗翼型測壓與氣動特性分析實驗報告 指導老師： 實驗時間： 實驗地點： 小組成員： 專 業： 一、實驗目的1 熟悉測定物體表面壓強分布的方法，用多管壓力計測出水柱高度，利用伯努利方程計算出翼型表面壓強分布。2 測定給定迎角下，翼型上的壓強分布，并用坐標法繪出翼型的壓強系數分布圖。3 采用積分法計算翼型升力系數，并繪制不同攻角下的升力曲線。 掌握實驗段風速與電流頻率的校核方法。二、實驗儀器和設備風洞：低速吸氣式二元風洞。實驗段為矩形截面，高0.3米，寬0.3米。實驗風速。實驗段右側壁面的靜壓孔可測量實驗段氣流靜壓，實驗段氣流的總壓為實驗室的大氣壓。表2.1 來流速度與

2、電流頻率的對應（參考）頻率（Hz）1520253035404550來流速度（m/s）7.3039.70312.67115.10117.72020.48422.64225.060表2.2 翼型測壓點分布表上表面序號12345678910X02510152025303540序號11121314151617181920X455060708090100105110115下表面序號21222324252627282930X1.55812.517.522.527.532.542.547.5序號313233343536373839X56.56677.587.598104108.5112.8116.8實驗模型

3、：NACA0012翼型，弦長0.12米，展長0.09米，安裝于風洞兩側壁間。模型表面開測壓孔，前緣孔編號為0，上下翼面的其它孔的編號從前到后，依次為1、2、3 。（如表-2所示）多管壓力計：壓力計斜度，壓力計標定系數。壓力計左端第一測壓管通大氣，為總壓管，其液柱長度為；左端第二測壓管接風洞收縮段前的風洞入口側壁靜壓孔，其液柱長度為；左端第三、四、五測壓管接實驗段右側壁面的三個測壓孔，取其液柱長度平均值為。其余測壓管分成兩組，分別與上下翼面測壓孔一一對應連接，并有編號，其液柱長度為。這兩組測壓管間留一空管通大氣，起分隔提示作用。三、實驗原理測定物體表面壓強分布的意義如下：首先，根據表面壓強分布，

4、可以知道物體表面上各部分的載荷分布，這是強度設計的基本數據；其次，根據表面壓強分布，可以了解氣流繞過物體時的物理特性，如何判斷激波，分離點位置等。在某些風洞中（例如在二維風洞中，模型緊夾在兩壁間，不便于裝置天平），全靠壓強分布來間接推算出作用在機翼上的升力或力矩。測定壓強分布的模型構造如下：在物體表面上各測點垂直鉆一小孔，小孔底與埋置在模型內部的細金屬管相通，小管的一端伸出物體外（見圖1），然后再通過細橡皮管與多管壓力計上各支管相接，各測壓孔與多管壓力計上各支管都編有號碼，于是根據各支管內的液面升降高度，立刻就可判斷出各測點的壓強分布。多管壓力計的原理與普通壓力計相同，都是基于連通器原理，只是

5、把多個管子裝在同一架子上而已，這樣就可同時觀察多點的壓強分布情況，為了提高量度的準確性，排管架的傾斜度可任意改變。圖3.1 接多管壓力計上各相應支管 圖3.2 實驗安裝示意圖實驗段風速固定、迎角不變時，根據連通器原理可知，翼面上第i點的當地靜壓與實驗段的靜壓關系為：即 （1）實驗段的氣流靜壓與大氣壓（即總壓）關系為：根據伯努利方程，則實驗段的氣流動壓為： （2）同理，風洞入口段收縮管前的氣流動壓為： （3）、分別為空氣密度和壓力計工作液（水）密度。于是，翼面上第i點的壓強系數為 （4）翼型在給定迎角下的升力由上下表面的壓力差產生，升力系數的值即從翼型前緣到后緣對壓力系數進行積分得到的：其中，為

6、翼型下表面的壓力系數，為翼型上表面的壓力系數，為翼型的平均氣動弦長。四、實驗步驟記錄實驗室的大氣參數、壓力計工作液（水）密度： eq oac(,1)氣溫：； eq oac(,2)海拔：； eq oac(,3)工作液（水）密度：； eq oac(,4)重力加速度g：； eq oac(,5)大氣壓強：； eq oac(,6)翼型弦長：；將壓力計座底調為水平，再調節液面高度使測壓管液面與刻度“0”平齊，斜角。將風洞壁面測壓孔、翼面測壓孔與多管壓力計的測壓管對接好，檢查接頭有無漏氣。將模型迎角調節到位并固定，風洞開車，由變頻器進行風速調節，迎角控制機構進行迎角調節。實驗中迎角為，增量為2。記錄數據：在

7、風速穩定和迎角不變時，讀取并記錄大氣壓管液柱高度、風洞入口處液柱高度、風洞實驗段液柱高度、翼型表面各測點的液柱高度。關閉風洞，整理實驗場地，將記錄交老師檢查。整理1、實驗數據，寫好實驗報告。五、實驗數據與結果1.實驗室實驗參數: 2.實驗段風速校核電流頻率（Hz）40液壓管液柱長度（mm）總壓管-6.1 試驗段28.928.1平均：28.5入口段2.7試驗段流速23.469 m/s入口段流速11.836 m/s電流頻率為40HZ時，理論對應速度為20.484m/s,但實際計算后為23.469 m/s，可能在于液壓管液柱高度的讀取誤差，和數值積分的截斷誤差積累，相對誤差為。3、翼型表面壓力測量原

8、始數據與壓力分布曲線3.1原始數據：電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：-2P1P2P3P4P5P6P7P8P9P1017.53.7018.227.931.832.533.133.232.032.2P11P12P13P14P15P16P17P18P19P2032.131.130.930.129.028.329.528.428.128.0P21P22P23P24P25P26P27P28P29P3057.566.058.554.553.050.548.546.845.043.5P31P32P33P34P35P36P37P38P3941.523.036.035.024.033.532.531.025

9、.2電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P109.98.925.232.034.134.334.234.433.133.3P11P12P13P14P15P16P17P18P19P2033.032.832.130.930.129.528.428.128.028.0P21P22P23P24P25P26P27P28P29P3041.054.153.552.050.248.948.046.143.942.5P31P32P33P34P35P36P37P38P3941.523.037.135.023.833.732.231.015.5電流：40Hz 試驗段風速： 攻角

10、：2P1P2P3P4P5P6P7P8P9P103.919.935.940.940.840.339.939.438.437.9P11P12P13P14P15P16P17P18P19P2037.436.936.034.433.132.432.031.630.029.4P21P22P23P24P25P26P27P28P29P3023.239.142.543.143.343.142.541.841.039.8P31P32P33P34P35P36P37P38P3939.22.536.534.124.533.032.131.215.8電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：4P1P2P3P4P5P6P7P8P

11、9P103.937.149.049.948.046.144.444.042.442.1P11P12P13P14P15P16P17P18P19P2040.740.139.137.636.134.032.230.930.129.9P21P22P23P24P25P26P27P28P29P3012.126.833.835.837.237.837.137.037.536.2P31P32P33P34P35P36P37P38P3936.221.134.933.023.132.131.130.915.9電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：6P1P2P3P4P5P6P7P8P9P109.056.162.158.

12、255.052.450.149.147.146.0P11P12P13P14P15P16P17P18P19P2044.742.540.338.137.534.932.931.830.930.1P21P22P23P24P25P26P27P28P29P306.117.926.529.632.133.133.033.134.533.1P31P32P33P34P35P36P37P38P3934.120.533.231.522.531.230.930.115.9處理后：電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：-2CP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7CP8CP9CP100.31790.71680.2977

13、0.0173-0.0954-0.1156-0.1329-0.1358-0.1012-0.1069CP11CP12CP13CP14CP15CP16CP17CP18CP19CP20-0.1040-0.0751-0.0693-0.0462-0.01450.0058-0.02890.00290.01160.0145CP21CP22CP23CP24CP25CP26CP27CP28CP29CP30-0.8392-1.0838-0.8671-0.7514-0.7081-0.6358-0.5780-0.5289-0.4769-0.4335CP31CP32CP33CP34CP35CP36CP37CP38CP39

14、-0.37570.1590-0.2168-0.18790.1301-0.1445-0.1156-0.07230.0954電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：0CP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7CP8CP9CP100.53760.56650.0867-0.1012-0.1618-0.1676-0.1647-0.1705-0.1329-0.1387CP11CP12CP13CP14CP15CP16CP17CP18CP19CP20-0.1301-0.1243-0.1040-0.0694-0,0462-0.02890.00290.01160.01450.0145CP21CP22CP23CP24C

15、P25CP26CP27CP28CP29CP30-0.3613-0.7399-0.7225-0.6792-0.6272-0.5896-0.5636-0.5087-0.4451-0.4046CP31CP32CP33CP34CP35CP36CP37CP38CP39-0.37570.1590-0.2486-0.18790.1358-0.1503-0.1069-0.07230.3757電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：2CP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7CP8CP9CP100.71090.2486-0.2139-0.3584-0.3555-0.3410-0.3295-0.3150-0.2861

16、-0.2717CP11CP12CP13CP14CP15CP16CP17CP18CP19CP20-0.2572-0.2428-0.2168-0.1705-0.1329-0.1127-0.1012-0.0896-0.0435-0.0260CP21CP22CP23CP24CP25CP26CP27CP28CP29CP300.1532-0.3064-0.4046-0.4220-0.4277-0.4220-0.4046-0.3844-0.3613-0.3266CP31CP32CP33CP34CP35CP36CP37CP38CP39-0.30350.1734-0.2312-0.16180.1156-0.13

17、01-0.1040-0.07800.3671電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：4CP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7CP8CP9CP100.7110-0.2486-0.5925-0.6185-0.5636-0.5087-0.4595-0.4480-0.4017-0.3931CP11CP12CP13CP14CP15CP16CP17CP18CP19CP20-0.3526-0.3353-0.3064-0.2630-0.2197-0.1590-0.1069-0.0694-0.0462-0.0405CP21CP22CP23CP24CP25CP26CP27CP28CP29CP300.4740-0.

18、0491-0.1532-0.2110-0.2514-0.2688-0.2486-0.2457-0.2601-0.2225CP31CP32CP33CP34CP35CP36CP37CP38CP39-0.22250.2139-0.1849-0.13010.1561-0.1040-0.0751-0.06940.3642電流：40Hz 試驗段風速： 攻角：6CP1CP2CP3CP4CP5CP6CP7CP8CP9CP100.5636-0.79770.9711-0.8584-0.7659-0.6908-0.6243-0.5954-0.5376-0.5058CP11CP12CP13CP14CP15CP16CP

19、17CP18CP19CP20-0.4682-0.4046-0.3410-0.2775-0.2601-0.1850-0.1272-0.0954-0.0694-0.0462CP21CP22CP23CP24CP25CP26CP27CP28CP29CP300.64740.30640.0578-0.0318-0.1040-0.1329-0.1301-0.1329-0.1734-0.1329CP31CP32CP33CP34CP35CP36CP37CP38CP39-0.16180.2312-0.1358-0.08670.1734-0.0780-0.0694-0.04620.36423.2 壓力分布曲線（不同

20、攻角下的表面壓力系數分布）-20上表面壓力系數分布：00上下表面壓力系數20上下表面壓力系數分布：40上下表面壓力系數分布：60上下表面壓力系數分布：4、升力系數與曲線4.1 升力系數（積分法）攻角-20Cpl（積分后）-60.9066-51.6821Cpu（積分后）-2.5127-7.8636Cl-0.4866-0.3652246-33.0707-19.132-4.4045-25.1589-40.1677-37.6891-0.06590.17530.27744.2 升力系數曲線（升力系數隨攻角變化曲線）誤差分析與討論1. 實驗認為大氣壓強是總壓，是近似處理，使得入口和試驗段速度計算有偏差；2. 收縮噴管器壁可能不是完全絕熱，不滿足嚴格等熵流動；3. 除讀數誤差外，氣體的密度可能隨溫度有所變化，產生較大的相對誤差；4. 由圖像可知，升力系數隨攻角的增大而增大，而且在一段范圍內，升力系數和攻角是線性關系。七、思考題1. 如何根據壓強分布，判斷駐點的位置？答：在流場中駐點速度為0，根據沿半無限體外表面的壓強分布，用伯努利方程求得： 由上式可知流場某點的壓強大小與流體在該點的速度負相關。故在機翼表面，駐點處的壓強最大且等于，而實驗中的水柱是根據連通器原理工作的（即管內外的壓強差導致水平面的上升，上升幅度越大，說明此管內所對應點處的壓強越?。?，所以在駐點處水