A method based on a cylindrical model for measuring turbulence intensity at different wind speeds is presented. In a low speed wind tunnel and a low-speed airflow, a cylinder with easy to process and lower cost is used instead of a sphere to measure the turbulence intensity of the airflow. The total pressure and static pressure under different wind speed measured by wake rake wind tunnel test, obtained under different wind speed, the drag coefficient of cylinder at different Reynolds number, Reynolds number and the drag coefficient is cylindrical model in different flow, then get the turbulence factor through the critical Reynolds number, and get turbulent flow according to the relationship between different epsilon turbulence and turbulence scale factor. Compared with the prior art, the cylindrical model used by the more easy processing, more support in tunnel and airflow, avoiding the use of ball turbulence measurement method in the measurement of force balance and force measuring system, the test is more convenient, but also can make full use of the high precision measurement system to get accurate results.
【技术实现步骤摘要】
基于圆柱模型测量不同风速下气流湍流度的方法
本专利技术涉及测量风洞流场或气流湍流度的实验技术,具体是一种用圆柱代替湍流球测量风洞流场或气流湍流度的实验方法。
技术介绍
与本专利技术相关的技术是用圆球测量低速气流湍流度的实验技术,见王铁城编《空气动力学实验技术》,国防工业出版社,1986,5-3节气流湍流度测量。该方法利用湍流球分别在自由大气中和有湍流度的低速气流中所测得的临界雷诺数的不同来测定风洞的湍流度。由于不同湍流度的气流会引起圆球上的附面层在不同的雷诺数下由层流转捩为湍流,此雷诺数定义为临界雷诺数。即在圆球上附面层出现转捩的临界雷诺数是气流中已具有的湍流度的函数。因此,可用测定圆球临界雷诺数的方法来测定气流的湍流度以及湍流因子,该圆球称为湍流球。现有的湍流球测量气流临界雷诺数的方法为测力法。测力法:根据圆球的阻力系数与雷诺数的关系可得,在自由大气中,湍流度极低的情况下,圆球的临界雷诺数为3.85×105,对应的阻力系数为0.3。将光滑圆球模型(湍流球)置于具有一定湍流度的气流中,通过试验得到圆球的阻力系数随雷诺数变化关系,进而得到阻力系数等于0.3时所对应的雷诺数,即为圆球的临界雷诺数Reli球。用测力法测得圆球的临界雷诺数后,根据气流湍流度因子TF的计算公式(1):TF=3.85×105/Reli球(1)计算得到气流湍流度因子TF。根据湍流度ε与湍流度因子TF之间的关系,见附图2,可查出气流的湍流度ε。该方法存在的问题有:(1)光滑圆球模型加工困难且成本较高;(2)若气流的湍流度因子低于1.05或气流的马赫数大于0.3时,用圆球测量气流的湍流度就不 ...
【技术保护点】
一种基于圆柱模型测量不同风速下气流湍流度的方法,其特征在于,具体过程是:步骤1,确定圆柱在自由大气中的临界雷诺数和相对应的阻力系数;步骤2,确定试验所需圆柱模型的外径:第一步,确定风洞的试验风速;第二步,确定试验所需圆柱模型的直径;根据所确定的风洞风速,通过雷诺数计算公式(4)确定试验所需圆柱模型的直径;
【技术特征摘要】
1.一种基于圆柱模型测量不同风速下气流湍流度的方法,其特征在于,具体过程是:步骤1,确定圆柱在自由大气中的临界雷诺数和相对应的阻力系数;步骤2,确定试验所需圆柱模型的外径:第一步,确定风洞的试验风速;第二步,确定试验所需圆柱模型的直径;根据所确定的风洞风速,通过雷诺数计算公式(4)确定试验所需圆柱模型的直径;式中,ρ,V,D,μ,v分别是气流密度、风速、圆柱外径、动力粘性系数、运动粘性系数;所述的气流密度ρ为风洞内的气流密度,在试验条件下即可测得;所述的动力粘性系数μ和运动粘性系数v通过萨瑟兰公式计算得到;如果给定拟测量湍流度的气流速度V,暂不考虑湍流度的影响,设定雷诺数为3.0×105;通过公式(4)分别计算出与所确定的各试验风速对应的各圆柱模型1的外径;步骤3,制作圆柱模型;步骤4,安装圆柱模型;步骤5,风洞吹风试验:第一步,确定试验风速的附近风速;第二步,通过雷诺数计算公式(4)分别计算出各试验风速所对应的雷诺数Re试;第三步,进行吹风试验;开启风洞,按确定的与该圆柱模型对应的试验风速进行吹风试验;按确定的试验风速及各附近风速,以5m/s的间隔进行吹风试验;第一次吹风:所述第一次吹风的风速为附近风速,测量尾迹测量耙的总压与静压;完成第一次吹风;第二次吹风:所述第二次吹风的风速仍为附近风速,第二次吹风的附近风速在第一次吹风风速的基础上增加5m/s;吹风中,测量尾迹测量耙的总压与静压;完成第二次吹风;重复所述第一次吹风和第二次吹风的过程,按设定的5m/s的吹风间隔,依次完成所确定的附近风速及试验风速;在各吹风过程中,分别测量每次吹风试验时的尾迹测量耙的总压与静压;至此,完成了第一根圆柱模型在对应的试验风速及附近风速下的吹风试验,并通过公式(4)得到各不同的风速分别对应的雷诺数Re试;步骤6,处理数据:第一步,计算每次吹风试验时圆柱模型的阻力系数CD试;根据尾迹测量耙的总压和静压测量结果,通过公式(6)计算在不同风速下圆柱模型的阻力系数CD试:式中,Poi为尾迹流动的总压;P为尾迹流动的静压;P0...
【专利技术属性】
技术研发人员:焦予秦,陈碧华,肖春生,赵越,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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