產(chǎn)品分類
聯(lián)系我們
|
北京恒奧德科技有限公司 010-51666869 傳 真：010-69807135 13120411557 18701256112 聯(lián)系人：李紅慧 1575574360 1321298635 1445496132 號(hào)院16號(hào)樓317 （北京市地質(zhì)工程勘察院院內(nèi)）
|
技術(shù)文章
最新款風(fēng)洞使用操作說明書 點(diǎn)擊下載空氣動(dòng)力儀說明書
空氣動(dòng)力儀
使用說明書
目 錄
一、 概述 ………………………………………………………………（3）
二、 流體動(dòng)力學(xué)的基本原理
1) 連續(xù)性方程 ……………………………………………………（3）
2) 伯努利方程 ……………………………………………………（4）
三、 空氣動(dòng)力儀的功能特點(diǎn) …………………………………………（4）
四、 空氣動(dòng)力儀的技術(shù)指標(biāo) …………………………………………（5）
五、 空氣動(dòng)力儀的系統(tǒng)構(gòu)成
1) 動(dòng)力段 …………………………………………………………（9）
2) 收縮段 …………………………………………………………（9）
3) 實(shí)驗(yàn)段 …………………………………………………………（9）
4) 擴(kuò)張段 …………………………………………………………（9）
六、 空氣動(dòng)力儀的系統(tǒng)部件
1) 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌及支座 ………………………………………………（10）
2) 風(fēng)機(jī) ……………………………………………………………（10）
3) 風(fēng)洞 ……………………………………………………………（11）
4) 流管與模型 ……………………………………………………（11）
5) 文丘里管 ………………………………………………………（13）
6) 機(jī)翼升力模型 …………………………………………………（13）
7) 整流器 …………………………………………………………（14）
8) 氣壓測量組件 …………………………………………………（14）
9) 多功能測力計(jì) …………………………………………………（16）
七、 空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
1) 開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)………………………………………………（20）
2) 封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)………………………………………………（23）
八、 空氣動(dòng)力學(xué)典型實(shí)驗(yàn)及使用方法
1) 開放型實(shí)驗(yàn)
a) 文丘里管實(shí)驗(yàn)（伯努利方程驗(yàn)證）………………………（26）
b) 阻力測試實(shí)驗(yàn)（阻力曲線）………………………………（27）
2) 封閉型（風(fēng)洞）實(shí)驗(yàn)
a) 斜體模塊實(shí)驗(yàn)（連續(xù)性方程驗(yàn)證）………………………（28）
b) 升力測定（升力曲線）……………………………………（29）
九、 空氣動(dòng)力儀操作注意事項(xiàng)
1) 系統(tǒng)……………………………………………………………（30）
2) 風(fēng)機(jī)……………………………………………………………（30）
3) 測量組件………………………………………………………（30）
KQD03型空氣動(dòng)力儀使用說明書
一、 概述
空氣動(dòng)力儀的實(shí)驗(yàn)研究是流體力學(xué)中最活躍和最具生命力的領(lǐng)域之一。華東師范大學(xué)科教儀器廠研發(fā)而成的空氣動(dòng)力儀，正為流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究提供一套相當(dāng)完善的空氣動(dòng)力學(xué)的測試系統(tǒng)。
利用空氣動(dòng)力儀中的風(fēng)洞和模擬技術(shù)，不僅能為學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)和解決流體力學(xué)中的理論問題開辟了獨(dú)特蹊徑，而且能形象生動(dòng)地說明大型風(fēng)洞系統(tǒng)對汽車、火車、艦船、飛行器等交通工具和高速運(yùn)動(dòng)體的模擬測試方法與航空物理方面的基礎(chǔ)知識(shí)，也可為高層建筑、橋梁模型的風(fēng)阻實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)手段。系統(tǒng)設(shè)備體現(xiàn)出科學(xué)性、嚴(yán)密性、靈活性、技巧性與經(jīng)濟(jì)性的辯證統(tǒng)一。
本空氣動(dòng)力儀主要用于高等院校的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其適用于理工科流體力學(xué)專業(yè)及相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)演示與研究；又可為青少年的探索性、自主性學(xué)習(xí)以及科普活動(dòng)提供創(chuàng)造性思維的驗(yàn)證依據(jù)和科技創(chuàng)作的展示平臺(tái)。本空氣動(dòng)力儀同時(shí)也適用于有關(guān)科研院所的創(chuàng)新探究和職業(yè)培訓(xùn)等領(lǐng)域。
二、 流體動(dòng)力學(xué)的基本原理
流體動(dòng)力學(xué)的規(guī)律甚廣，且至今還在發(fā)展之中，但測量流體的流速、流量以及依此組成的各類測量儀器，乃至機(jī)翼高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的升力、火箭噴射時(shí)產(chǎn)生的推力等等，都遵循著流體力學(xué)這些最為重要的基礎(chǔ)性原理。
1) 連續(xù)性（Continuity）方程
如忽略流體的壓縮因素，流體在封閉性管道中作穩(wěn)恒流動(dòng)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)流進(jìn)某截面（A1）的流體質(zhì)量必等于在另一截面（A2）流出的流體質(zhì)量（即
流量相等），謂之連續(xù)性方程（見圖1）：
流量相等），謂之連續(xù)性方程（見圖1）：
(常量) （1） 式中 A為流管某處的截面積，V為該截面處流體的流速。
圖1
2) 伯努利（Bernoulli）方程
根據(jù)功能原理，流體在封閉管道中任一點(diǎn)的壓強(qiáng)應(yīng)遵循如下伯努利方程的關(guān)系式：
（常量） 式中p為絕對壓力，
為流體的密度，y 為離重力勢能的零點(diǎn)距，在流體的穩(wěn)恒流中，上式可簡化為
為流體的密度，y 為離重力勢能的零點(diǎn)距，在流體的穩(wěn)恒流中，上式可簡化為
（常量） （2）三、 空氣動(dòng)力儀的功能特點(diǎn) （圖2）
圖2 KQD03型空氣動(dòng)力儀
1) 空氣動(dòng)力儀的系統(tǒng)構(gòu)件、模型與量計(jì)均經(jīng)精心設(shè)計(jì)、整合而成的這一獨(dú)立、精巧、至美的實(shí)驗(yàn)體系，可對各種模型進(jìn)行多項(xiàng)流體規(guī)律的演示研究和實(shí)驗(yàn)、測試。
2) 作為風(fēng)源的風(fēng)機(jī)與流管、風(fēng)洞、測試模型以及多功能測力計(jì)等各組件均安置在以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌作基座的系統(tǒng)之中。各部件配合精良，裝配簡單且無繁瑣的調(diào)試要求。
3) 風(fēng)機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)的吸壓式層流芯組構(gòu)。出風(fēng)口與風(fēng)咀相對接時(shí)構(gòu)成開放式空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；而將風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)180°（無需搬動(dòng)風(fēng)機(jī)）與風(fēng)洞相接，又可方便地組構(gòu)成封閉式空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
4) 風(fēng)洞的透明罩殼，使觀察流體的動(dòng)力現(xiàn)象十分生動(dòng)、直觀、清晰，且風(fēng)洞的翻板式結(jié)構(gòu)使模型測試件的裝卸（或更換）顯得非常快捷方便。
5) 多功能測力計(jì)構(gòu)思精巧、功能齊全。被測之拉（阻）力、升力測量裝置（多功能測力計(jì)）與模型的攻角（飛行角）指示器等構(gòu)件整合成一體化，可同時(shí)測得各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。
多功能測力計(jì)中的測量小車與導(dǎo)軌精度高，滑動(dòng)摩擦極小，因而具有很高的靈敏度，可以測出小模型的拉（阻）力和升力。
6) 由直角立桿支承的測量組件（包括多功能測力計(jì)和斜管液體氣壓計(jì)）可任意轉(zhuǎn)向、移動(dòng)或微調(diào)，既可方便地與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖噙m配，單獨(dú)地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，又適用于課堂演示或科技會(huì)展供群體鑒賞。
四、 空氣動(dòng)力儀的技術(shù)指標(biāo)
1) 風(fēng)機(jī)部分
l 最高轉(zhuǎn)速 2800r/min
l 電源電壓 220v 50Hz
l 輸入功率 264VA
l 輸出功率 180W
l 出口風(fēng)量 ≮1200m3/h
l 進(jìn)風(fēng)口直徑 φ154㎜
l 出風(fēng)口直徑 φ254㎜
l 風(fēng)機(jī)重量 10.5㎏
l 外形尺寸 255×355×270 mm3
l 環(huán)境溫度 -20～50℃
2) 導(dǎo)軌部分
l 導(dǎo)軌長度 1500㎜
l 線度誤差 0.2㎜
3) 流管部分
l 管道接口直徑 φ250㎜
4) 風(fēng)洞部分
l 風(fēng)洞截面積 150×150 mm3
l 風(fēng)洞長度 500㎜
5) 文丘里管部分
l 管長 400㎜
l 探測點(diǎn)處直徑 分別為φ100、φ89、、φ61、
φ50、φ61、φ89、φ100㎜
6) 斜體模塊部分
l 塊長 400㎜
l 寬度 150㎜
l 高度 低端 3㎜、高端 75㎜
※ 放入風(fēng)洞后的流場截面積為200～120 cm2 (斜面上印有標(biāo)度)
7) 模型連接部分
l 支撐吊桿長度 長桿120㎜、短桿115㎜
l 模型連接器 長度48㎜、連接螺栓M4×10㎜
8) 測量組件部分
1. 多管壓力計(jì)
l 管數(shù) 5根
l 管長 225±5㎜
l 管徑 Φ6±0.5㎜
2. 斜管液體氣壓計(jì)
l 管長 325±10㎜
l 管徑 Φ6±0.5㎜
l 量程 風(fēng)壓0～350Pa 分辨率1 Pa（每格 5 Pa）
風(fēng)速0～24 m/s (每格1 m/s)
3. 扇形拉力計(jì)
l 扇形盤徑長 175㎜
l 量程 小指針盤0～0.3N （分度 0.01N）
大指針盤0～0.6N （分度 0.02N）
l 指針長 65㎜
l 拉力行程 145㎜
4. 測量小車A（不附升力秤）
l 尺寸 149（H）×92（W）×25（D）mm3
l 行程 145㎜
l 重量 50 g
5. 測量小車B （附升力秤）
l 尺寸 149（H）×92（W）×25（D）mm3
l 行程 145㎜
l 攻角可調(diào)范圍 ±45°
l 重量 150 g
6. 升力秤
l 刻度盤 Φ60㎜
l 量程 -0.5～＋0.6N（分度 0.1N）
l 升力行程 32㎜
7. 皮托管
l 管長 170㎜（外管）160㎜（內(nèi)管）
l 管徑 Φ5㎜（外徑）3㎜（內(nèi)徑）
l 靜壓探測孔 Φ2㎜×2㎜
五、 空氣動(dòng)力儀的系統(tǒng)構(gòu)成
空氣動(dòng)力儀根據(jù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和要求，可靈活地組構(gòu)成開放式或封閉式兩類實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。前者只要將風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與收縮式流管相接，再配以測量機(jī)構(gòu)即可構(gòu)成。后者則需將流管和風(fēng)洞等構(gòu)件級聯(lián)成完整的隔離式型的測試系統(tǒng)（示意見圖3、圖4）
圖3 空氣動(dòng)力儀（開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)）
圖4 空氣動(dòng)力儀（封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)）
1) 動(dòng)力段 經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的吸壓式風(fēng)機(jī)產(chǎn)生一定速度和壓力的空氣流。
2) 收縮段 目的在于提高氣流速度，並配合阻尼網(wǎng)或蜂窩型整流罩降低氣流的湍流度，從而達(dá)到較好的勻流場指標(biāo)。
※ 以上兩段在開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中都要使用。
3) 實(shí)驗(yàn)段 是觀察、測試實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木鶆蛄鲌龆巍Ｔ诜忾]式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)段即是風(fēng)洞，其中裝有按原型一定比例（通常為縮小）精制而成的測試模型，作為對原型的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，可對其的流動(dòng)規(guī)律作系統(tǒng)的測量研究。
4) 擴(kuò)散段 其作用是將實(shí)驗(yàn)段的氣流功能轉(zhuǎn)化為壓力能，並使氣流逐漸過渡到大氣之中，從而可減少管道損耗及出風(fēng)口的損失，提高風(fēng)洞效率。
六、 空氣動(dòng)力儀的系統(tǒng)部件
1) 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌及支座（圖5）
空氣動(dòng)力儀配置由本廠生產(chǎn)的DG03-1500型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌和多個(gè)滑座，組成系統(tǒng)基座。專用的滑座將風(fēng)機(jī)、風(fēng)洞、流管等各部件支承在導(dǎo)軌之上，組裝成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后鎖定。
圖5 DG03-1500型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌及支座
滑座有三種規(guī)格：
1. 風(fēng)機(jī)滑座：滑座上端系轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，以使風(fēng)機(jī)能任意轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定。
2. 風(fēng)洞或文丘里管滑座：是橫向可微調(diào)±8毫米、用以在風(fēng)洞型框兩端處支承的兩具支座；該滑座也可作文丘里管、整流器的支承件。
3. 測量組件滑座：用于支承測量單元的直角形立桿。
2) 風(fēng)機(jī)（圖6）
吸壓式風(fēng)機(jī)為混流式結(jié)構(gòu)，風(fēng)力強(qiáng)勁平穩(wěn)。風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉一端為進(jìn)風(fēng)口，裝有防護(hù)用的網(wǎng)罩；風(fēng)機(jī)的電機(jī)一端為出風(fēng)口，外緣裝有8根防護(hù)柵起保護(hù)作用。圖6 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)的底座與專用風(fēng)機(jī)滑座相聯(lián)，座落在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌上，風(fēng)機(jī)頂端的風(fēng)機(jī)控制器盒設(shè)有電源開關(guān)和調(diào)速旋鈕。打開電源后，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，繼而可旋轉(zhuǎn)旋鈕，無級地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變氣流的風(fēng)壓與風(fēng)速。
3) 風(fēng)洞（圖7）
風(fēng)洞是構(gòu)成封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心實(shí)驗(yàn)段。
風(fēng)洞由截面為150毫米見方的透明罩殼構(gòu)成矩形流管。該封閉式流管用以在簡單的實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)大尺寸流體原型的模擬試驗(yàn)（反之亦是）。
圖7 風(fēng)洞
本系統(tǒng)的風(fēng)洞底板由優(yōu)質(zhì)工程塑料以加強(qiáng)筋成型，兩端各裝一矩形框架，其中一端框鑲嵌阻尼網(wǎng)以改善氣流流場，并防止異物吸入風(fēng)機(jī)內(nèi)部。風(fēng)洞的三個(gè)面板依托在底板和型框之上，構(gòu)成封閉式的實(shí)驗(yàn)空間。風(fēng)洞的兩側(cè)面板設(shè)計(jì)成翻板機(jī)構(gòu)，便于試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难b卸操作。頂板開有狹長的縫槽，插入壓力傳感頭（如皮托管），與液體氣壓計(jì)相接，可測量風(fēng)洞中某點(diǎn)的風(fēng)壓（風(fēng)速）值；當(dāng)打開風(fēng)洞側(cè)板，將模型的吊桿從下穿過縫槽與多功能測力計(jì)小車相聯(lián)時(shí)，便可測量模型的拉（阻）力或升力。
4) 流管與模型
1. 流管 即組成空氣動(dòng)力儀系統(tǒng)的各種管道，大致可分為以下幾類：
l 收縮型 大圓形→小圓形， 大圓形→方形 （見圖8）
l 擴(kuò)散型 方形→大方形， 中圓形→大圓形
l 實(shí)驗(yàn)型（詳見下節(jié)） 文丘里管/皮托管等。
圖8 流管
2. 模型 即實(shí)驗(yàn)用的模塊（圖9）
l 斜體模塊 將其放入風(fēng)洞，用來驗(yàn)證連續(xù)性方程。
l 阻力模塊 為在流場中模型受阻測試實(shí)驗(yàn)用的不同型體。包括球形、圓盤形、半球殼形、流線形等。
l 升力模塊 用作機(jī)翼的升力實(shí)驗(yàn)與演示（詳見下節(jié)）
圖9 模型（模塊）
5) 文丘里管
為了驗(yàn)證連續(xù)性方程和伯努利方程，最常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用文丘里管（Venturi tube）進(jìn)行測試（見圖10） 圖10 文丘里管
文丘里管是一種封閉式流管，其管徑兩邊呈擴(kuò)散型，中間呈收縮型。主要用以研究管中流場的變化規(guī)律。根據(jù)連續(xù)性方程和伯努利原理，可以導(dǎo)出在流管各處氣流的流速與壓強(qiáng)之間的關(guān)系式：
（3） 式中 P與P0 分別為管中某兩處的壓強(qiáng)值
A與A0 分別為管中相應(yīng)處的截面積顯然，文丘里管咽喉處的流速最大，而壓力最小。
圖11為用U形管壓力計(jì)測得該兩處壓強(qiáng)差異的示意圖。
圖11 U形管壓力計(jì)示意圖
6) 機(jī)翼升力模型
圖12中所示為流線型機(jī)翼在大氣中飛行過程中產(chǎn)生升力的示意圖。
當(dāng)機(jī)翼向上昂起（攻角α＞0）時(shí)（翼弦與水平面的交角，稱為攻角，亦稱飛行角），機(jī)翼的上方流線較密，而機(jī)翼下方流線則較為平坦（近于原大氣壓），于是
上方氣流流速V1＞下方氣流流速V2
根據(jù)伯努利原理，必有：
上方氣體壓強(qiáng)P1＜下方氣體壓強(qiáng)P2
從而流場將對機(jī)翼產(chǎn)生向上的升力，（升力與阻力的合力為F，各分力的大小與機(jī)型、航速及飛行時(shí)的攻角有關(guān)）。 圖12 模型機(jī)翼升力示意圖7) 整流器
為使空氣流場均勻、穩(wěn)定，可以使用氣流整流器。本儀器配有三種整流器：大圓、小圓和風(fēng)洞使用的方形整流器。見圖13 圖13 整流器8) 氣壓測量組件
1. 
斜管液體氣壓計(jì)（圖14）
斜管液體氣壓計(jì)（圖14） 斜管液體氣壓計(jì)是通過液體受壓流動(dòng)時(shí)，液面高度的變化來測量流體微壓差的一種計(jì)量儀器。 圖14 斜管液體氣壓計(jì)
斜管液體氣壓計(jì)主要由玻璃儲(chǔ)液球相接于傾斜玻璃管組成，並將其固定在矩形托板上。玻管長約300mm，下方有壓力（P）刻度（量程0～350Pa），上方有風(fēng)速（V）刻度（量程0～24m/s），在矩形托板的右下方嵌有水準(zhǔn)泡。托板背后中央設(shè)有安裝圓孔，用以套入直角立桿，旋上立桿頂端的螺栓，即可固定斜管液體氣壓計(jì)。壓力計(jì)儲(chǔ)液球上端的接頭為氣體的正壓測試端；斜管尾端的接頭為氣體的負(fù)壓測試端。
2. 多管壓力計(jì)（圖15）
將5根細(xì)玻璃管並排插入下部的儲(chǔ)液槽中，便組成了多管式的斜管氣壓計(jì)，測量時(shí)用塑料軟管連接各玻管接頭即可測量氣體多點(diǎn)壓力的相對值。
圖15 多管壓力計(jì)
3. 皮托管（Pitot tube）
用作流體壓力傳感頭的標(biāo)準(zhǔn)型皮托管。該皮托管由兩根流管組成，中心管道（b）的頭部開孔，用以測量來流的總壓力P，外圍管道則在兩側(cè)壁開有小孔（a），用以測量該處的靜壓力P0。 圖16 皮托管
根據(jù)伯努利方程由總壓和靜壓之差即可計(jì)算出流速來。
由于流管的截面積相對外界流體截面甚小，即A0＞＞A故由（3）式得：
（4）本空氣動(dòng)力儀系統(tǒng)的傳感頭系采用工藝較為簡單的皮托管形式，如圖16所示。該皮托管由兩根並排鑲接的彎管所組成，內(nèi)側(cè)管的（b）管，頭部有自然通孔，用以測量來流的總壓力（或動(dòng)壓），外側(cè)管頭部予以封堵，但離頭部約15毫米的側(cè)壁處開一對小孔，是（a）孔，用以測量靜壓力。兩管的尾部彎成直角，兩尾端均自然開孔，分別用軟管與斜管液體氣壓計(jì)相連，作為總壓力和靜壓力的測試接頭，具體使用時(shí)，也可根據(jù)需要只用單管。
9) 多功能測力計(jì)
多功能測力計(jì)主要用于測量模型試件的阻力（拉）力、升力，以及設(shè)定模型機(jī)翼的攻角（飛行角）等。
由以下幾部分構(gòu)件組成多功能測力的量計(jì)：
l 
導(dǎo)軌座板（圖17） 在厚達(dá)10毫米的透明有機(jī)玻璃座板上，上下安裝有滑動(dòng)摩擦系數(shù)極小的兩根導(dǎo)軌。下導(dǎo)軌上刻有標(biāo)度，用以在實(shí)驗(yàn)時(shí)確定小車運(yùn)動(dòng)的距離。導(dǎo)軌座板的右上角裝有水平儀，在使用前調(diào)水平用。導(dǎo)軌座板的左右兩側(cè)上下各有兩個(gè)螺栓，用以緊固扇形拉力計(jì)。導(dǎo)軌座板通過背后的兩根支桿和橫臂組件的連接橋相聯(lián)。 圖17 導(dǎo)軌座板
導(dǎo)軌座板（圖17） 在厚達(dá)10毫米的透明有機(jī)玻璃座板上，上下安裝有滑動(dòng)摩擦系數(shù)極小的兩根導(dǎo)軌。下導(dǎo)軌上刻有標(biāo)度，用以在實(shí)驗(yàn)時(shí)確定小車運(yùn)動(dòng)的距離。導(dǎo)軌座板的右上角裝有水平儀，在使用前調(diào)水平用。導(dǎo)軌座板的左右兩側(cè)上下各有兩個(gè)螺栓，用以緊固扇形拉力計(jì)。導(dǎo)軌座板通過背后的兩根支桿和橫臂組件的連接橋相聯(lián)。 圖17 導(dǎo)軌座板l 
橫臂組件（圖18） 組件橫臂一端的圓筒套入直角立桿中，圓筒內(nèi)有鎖緊環(huán)，旋緊圓筒外的螺栓，可使橫臂組件固定在立桿上。橫臂的另一端為連接橋，用于固定導(dǎo)軌座板部件，連接橋的左右兩端各有一個(gè)鎖定導(dǎo)軌座板的螺栓，連接橋左端上下各有一螺栓，依據(jù)水準(zhǔn)儀相互配合調(diào)節(jié)使導(dǎo)軌座板部件處于水平。 圖18 橫臂組件
橫臂組件（圖18） 組件橫臂一端的圓筒套入直角立桿中，圓筒內(nèi)有鎖緊環(huán)，旋緊圓筒外的螺栓，可使橫臂組件固定在立桿上。橫臂的另一端為連接橋，用于固定導(dǎo)軌座板部件，連接橋的左右兩端各有一個(gè)鎖定導(dǎo)軌座板的螺栓，連接橋左端上下各有一螺栓，依據(jù)水準(zhǔn)儀相互配合調(diào)節(jié)使導(dǎo)軌座板部件處于水平。 圖18 橫臂組件l 
測量小車（A）（圖19） 用以測量機(jī)翼流線體等模塊的拉（阻）力大小。小車的滑輪（頂部1只，下部2只）安裝在4毫米厚的透明有機(jī)玻璃上，使用時(shí)將小車的三個(gè)滑輪的輪槽插入導(dǎo)軌之中即可水平自由滑動(dòng)。小車的中下部有連接吊桿的接口座，通過兩個(gè)螺栓固定吊桿；小車下部的左右兩端各有一掛柱，用以套掛扇形拉力計(jì)的拉線，即當(dāng)扇形拉力計(jì)使用×1量程時(shí)，拉線套掛在掛柱的內(nèi)槽；而當(dāng)使用×2量程時(shí)則改掛在外槽之中。
測量小車（A）（圖19） 用以測量機(jī)翼流線體等模塊的拉（阻）力大小。小車的滑輪（頂部1只，下部2只）安裝在4毫米厚的透明有機(jī)玻璃上，使用時(shí)將小車的三個(gè)滑輪的輪槽插入導(dǎo)軌之中即可水平自由滑動(dòng)。小車的中下部有連接吊桿的接口座，通過兩個(gè)螺栓固定吊桿；小車下部的左右兩端各有一掛柱，用以套掛扇形拉力計(jì)的拉線，即當(dāng)扇形拉力計(jì)使用×1量程時(shí)，拉線套掛在掛柱的內(nèi)槽；而當(dāng)使用×2量程時(shí)則改掛在外槽之中。 圖19 測量小車A
l 
測量小車（B）（圖20） 用以測量機(jī)翼等模塊的升力和拉（阻）力的大小。測量小車（B）的結(jié)構(gòu)基本上和測量小車（A）相同，只是在小車的中央安裝有升力秤和測試模塊的攻角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。升力秤通過左右各2只滑輪在小車中間兩側(cè)的滑槽內(nèi)上下自由滑移，升力秤中央亦為一卷簧式的測力機(jī)構(gòu)，秤背后的卷簧活動(dòng)端與線盤相連，線盤上纏繞吊線，線端則系在小車頂端的調(diào)節(jié)盤上，調(diào)節(jié)滾花盤鈕可使升力秤懸置。刻度盤外圍又設(shè)有調(diào)零轉(zhuǎn)盤，用以調(diào)節(jié)升力指針的零點(diǎn)。
測量小車（B）（圖20） 用以測量機(jī)翼等模塊的升力和拉（阻）力的大小。測量小車（B）的結(jié)構(gòu)基本上和測量小車（A）相同，只是在小車的中央安裝有升力秤和測試模塊的攻角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。升力秤通過左右各2只滑輪在小車中間兩側(cè)的滑槽內(nèi)上下自由滑移，升力秤中央亦為一卷簧式的測力機(jī)構(gòu)，秤背后的卷簧活動(dòng)端與線盤相連，線盤上纏繞吊線，線端則系在小車頂端的調(diào)節(jié)盤上，調(diào)節(jié)滾花盤鈕可使升力秤懸置。刻度盤外圍又設(shè)有調(diào)零轉(zhuǎn)盤，用以調(diào)節(jié)升力指針的零點(diǎn)。 圖20 測量小車B
升力秤的中下方有二個(gè)滾花螺栓，用以固定被試模型的吊桿；升力秤大外盤（位于調(diào)零刻度盤的后側(cè)）為被試模型的攻角調(diào)節(jié)盤，稍旋松該盤左側(cè)的滾花螺栓，便可轉(zhuǎn)動(dòng)此盤，通過螺栓與連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)被試模型的連接接口，即可改變被試模型的攻角。攻角的大小可根據(jù)調(diào)節(jié)盤的刻度讀出。（確定角度后旋緊螺栓即可）
 |
l 
扇形拉（阻）力計(jì)（圖21） 扇形拉（阻）力計(jì)用以測量被試模型在流場中的阻力，其結(jié)構(gòu)機(jī)理如下：在拉（阻）力計(jì)的扇形直角邊區(qū)域裝有卷簧盤的測力機(jī)構(gòu)，盤盒外緣開有線槽，纏繞有拉線，其末端通過定位滑輪與測量小車上的掛柱相系。當(dāng)被試模型在流場中受風(fēng)壓而帶動(dòng)小車滑移的同時(shí)，小車?yán)瓌?dòng)拉線而使拉（阻）力計(jì)盤盒上的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而可即時(shí)在刻度盤上指示出模型所受的阻力。（拉（阻）力計(jì)的背后有供調(diào)零用的旋盤）
扇形拉（阻）力計(jì)（圖21） 扇形拉（阻）力計(jì)用以測量被試模型在流場中的阻力，其結(jié)構(gòu)機(jī)理如下：在拉（阻）力計(jì)的扇形直角邊區(qū)域裝有卷簧盤的測力機(jī)構(gòu)，盤盒外緣開有線槽，纏繞有拉線，其末端通過定位滑輪與測量小車上的掛柱相系。當(dāng)被試模型在流場中受風(fēng)壓而帶動(dòng)小車滑移的同時(shí)，小車?yán)瓌?dòng)拉線而使拉（阻）力計(jì)盤盒上的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而可即時(shí)在刻度盤上指示出模型所受的阻力。（拉（阻）力計(jì)的背后有供調(diào)零用的旋盤） 圖21 扇形拉（阻）力計(jì)
扇形拉（阻）計(jì)兩直角邊上下分別各有槽口，用以將扇形拉（阻）計(jì)固定在導(dǎo)軌座板上。使用時(shí)，先將座板側(cè)邊上的螺栓松開，然后將拉（阻）力計(jì)基板的兩個(gè)槽口對準(zhǔn)螺栓插入，再旋緊螺栓，即可固定扇形拉（阻）力計(jì)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，扇形拉（阻）力計(jì)可分別安裝在導(dǎo)軌座板的左右兩側(cè)邊上，一般開放式系統(tǒng)安裝在左側(cè)，封閉式系統(tǒng)安裝在右側(cè)。
扇形拉（阻）力計(jì)安裝在左側(cè)時(shí)，調(diào)節(jié)背后的調(diào)零旋盤，使指針向上，對準(zhǔn)外刻度線上的零點(diǎn)，拉線的纏繞方向?yàn)槟鏁r(shí)針，且逆時(shí)針通過定位輪，再系掛在測量小車上。
扇形拉（阻）計(jì)安裝在右側(cè)時(shí)，調(diào)節(jié)背后的調(diào)零旋盤，使指針向上，對準(zhǔn)內(nèi)刻度線上的零點(diǎn)，拉線的纏繞方向?yàn)轫槙r(shí)針，并且順時(shí)針通過定位輪，再系掛在測量小車上。
七、 空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
1) 開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（圖22）
圖22 開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
1. 先將實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌鋪陳在實(shí)驗(yàn)桌上，導(dǎo)軌兩端應(yīng)預(yù)留0.6米以上的空間區(qū)域。
2. 將風(fēng)機(jī)的滑動(dòng)支座架設(shè)在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌的左方位置上（架設(shè)前應(yīng)完全擰松滑座上的兩個(gè)滾花螺栓），擰緊滑座上的兩個(gè)鎖定螺栓，予以定位。
3. 擰松滑座上的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)向鎖定旋鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)機(jī)使出風(fēng)口朝向右側(cè)，然后擰緊鎖定旋鈕，使風(fēng)機(jī)固定。
4. 選用收縮型（通常為大圓→中圓）流管，使流管大口的4個(gè)槽口對準(zhǔn)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口周邊上的4個(gè)滾花螺栓套入，擰緊螺栓。
5. 安裝整流罩（如需要），將高立柱滑座放入實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌上，將與流管口徑相配的整流罩（陰口朝流管）插入高立柱滑座上，向上旋轉(zhuǎn)高立柱滑座上的接口旋鈕固定整流罩，移動(dòng)滑座，使整流罩套入流管中，然后擰緊滑座上的鎖定螺栓。
6. 在離高立柱滑座（或流管出風(fēng)口）約15厘米處，將低立柱滑座架設(shè)在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌上，并將直角立桿（立桿處在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌后方）上的接口和低立柱滑座上的接口對接，向上旋緊滑座上的接口旋鈕，固定直角立桿。
7. 多功能測力計(jì)的安裝和調(diào)試
l 將橫臂組件一端的圓筒套入直角立桿中，移至適當(dāng)高度，旋緊圓筒外的螺栓，可使橫臂固定在立桿上。再將小車導(dǎo)軌座板后的兩插桿插入橫臂組件的連接橋左右兩端孔內(nèi)，稍擰緊鎖定導(dǎo)軌座板的滾花螺栓，使之大致定位。
l 將扇形拉（阻）力計(jì)用滾花螺栓固定在導(dǎo)軌座板的左側(cè)邊緣上，再將扇形拉（阻）力計(jì)的拉線逆時(shí)針纏繞卷簧盤，并且逆時(shí)針通過定位輪，再系套在測量小車的掛柱上。
l 調(diào)節(jié)扇形拉（阻）力計(jì)背后的零點(diǎn)調(diào)節(jié)器，使指針指向零點(diǎn)。（垂直向上）
8. 斜管液體氣壓計(jì)的安裝與調(diào)試
1. 用針筒吸入專用染色液，再將針頭對準(zhǔn)儲(chǔ)液球上端管口緩慢注入染色液，等待片刻，直到液面穩(wěn)定地達(dá)到“0”刻度線相持平為止。
2. 旋下直角立桿頂端的滾花旋鈕，將斜管液體氣壓計(jì)底端的圓孔對準(zhǔn)立桿小心插入在氣壓計(jì)頂端（原直角立桿頂端）位置，旋上滾花旋鈕，調(diào)整斜管液體氣壓計(jì)的朝向（通常與實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌平行），旋緊滾花旋鈕。
9. 多管壓力計(jì) 用針筒吸入專用染色液，再將針頭對準(zhǔn)儲(chǔ)液槽注入液體，直到液體穩(wěn)定地達(dá)到“0”刻度線相持平。
10. 模型安裝與系統(tǒng)調(diào)整
l 
調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌左右兩側(cè)4個(gè)支承旋鈕，按斜管液體氣壓計(jì)右下方上的水平儀，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)平。
調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌左右兩側(cè)4個(gè)支承旋鈕，按斜管液體氣壓計(jì)右下方上的水平儀，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)平。l 將測量小車（通常用測量小車（A）），安放在小車導(dǎo)軌上。
l 將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿Q上吊桿連接器（圖23），再將兩吊桿與測量小車相連，此時(shí)模型即可與扇形拉（阻）力計(jì)聯(lián)動(dòng)。 圖23 吊桿連接器
l 松開橫臂組件的圓筒滾花旋鈕，移動(dòng)套筒在直角立柱中的高度，使實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷纳舷挛恢谜龑Τ鲲L(fēng)口中線，并使導(dǎo)軌座板連同測量小車和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌平行后再予以固定。
l 松開橫臂組件連接橋兩側(cè)固定導(dǎo)軌座板的滾花螺栓，前后移動(dòng)導(dǎo)軌座板，使實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒轿恢谜龑Τ鲲L(fēng)口中線。
l
 |
11. 按下風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，順時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕使風(fēng)速到達(dá)實(shí)驗(yàn)所需的要求。
2) 封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（圖24）
圖24 封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
1. 按開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的1、2、3步序安裝好風(fēng)機(jī)。
2. 松開風(fēng)機(jī)支座上的轉(zhuǎn)向鎖定旋鈕，將風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)180°，使出風(fēng)口朝向左方，再擰緊鎖定旋鈕。
3. 選用與風(fēng)洞相接的大圓→矩形流管，將流管的大圓口端套入風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口。
4. 安裝整流罩（如需要），將與流管口徑相配的整流罩（陰口朝流管）套入管道。
5. 將兩個(gè)高立柱滑座架設(shè)在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)軌上，兩者之間間距約50厘米，將風(fēng)洞下的兩個(gè)接口分別與兩高立柱滑座的接口對接（風(fēng)洞帶有防護(hù)網(wǎng)一端朝左側(cè)，即風(fēng)機(jī)一側(cè)），向上旋轉(zhuǎn)高立柱滑座上的接口旋鈕，固定風(fēng)洞。然后將滑座向左移動(dòng)套住流管（或整流罩的陽口），擰緊兩滑座上的鎖定螺栓。
6. 在風(fēng)洞段的中央位置按開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)6步序中的方法安裝低立柱滑座和直角立桿。
7. 按照開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的7、8步序，將多功能測力計(jì)與斜管液體氣壓計(jì)安裝就位。
8. 模型安裝與系統(tǒng)調(diào)整
l 按開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的步序10（1）將系統(tǒng)調(diào)平。
l 將測量小車（通常用測量小車（B）），安放在小車導(dǎo)軌上。
l 將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿Q上吊桿連接器，打開風(fēng)洞側(cè)板，將兩吊桿從下而上穿過風(fēng)洞上蓋板縫槽與測量小車相連，此時(shí)模型即可與扇形拉（阻）力計(jì)聯(lián)動(dòng)。
l 松開橫臂組件的連接橋兩側(cè)固定導(dǎo)軌座板的滾花螺栓，前后移動(dòng)導(dǎo)軌座板，使兩吊桿處于風(fēng)洞上蓋板縫槽的中央。并使導(dǎo)軌座板和風(fēng)洞上蓋板縫槽平行后予以固定。
l 松開橫臂組件圓筒的滾花旋鈕，移動(dòng)套筒在直角立柱中的高度，使實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷纳舷挛恢锰幱陲L(fēng)洞的中線。
l 根據(jù)導(dǎo)軌座板上的水平儀，調(diào)節(jié)橫臂組件連接橋左側(cè)的上下兩個(gè)滾花螺栓，使導(dǎo)軌座板處于水平位置。
 |
9. 按下風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，順時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕使風(fēng)速到達(dá)實(shí)驗(yàn)所需的要求。
 |
八、 空氣動(dòng)力學(xué)典型實(shí)驗(yàn)及使用方法
實(shí)驗(yàn)前分別按開放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)備事項(xiàng)，完成實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。
1) 開放型實(shí)驗(yàn)
1. 文丘里管實(shí)驗(yàn)（伯努利方程驗(yàn)證）
圖25 文丘里管實(shí)驗(yàn)1
l 按圖（25），將文丘里管的5個(gè)靜壓測試探頭用軟管順次與多管壓力計(jì)相接，觀察文丘里管中探測點(diǎn)的壓力分布狀態(tài)，記錄多管壓力計(jì)中各壓力管的液面高度，驗(yàn)證流體的伯努利方程。
圖26 文丘里管實(shí)驗(yàn) 2
l 按圖（26），將斜管液體氣壓計(jì)的正、負(fù)壓力端接頭分別連接到文丘里管的第1和第4接頭上，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，測量文丘里管在不同風(fēng)速時(shí)，各探測點(diǎn)的壓力及測點(diǎn)間的壓力差，驗(yàn)證流體的伯努利方程。
 |
2. 阻力測試實(shí)驗(yàn)（阻力曲線）（圖27）
l 在空氣動(dòng)力儀的開放實(shí)驗(yàn)段，用多功能測力計(jì)的扇形拉（阻）力計(jì)和測試小車（A），可測得不同模型形體在流場中的阻力。
l 測量同形而不同截面積的模型所受的阻力FR與其面積A的值，畫出FR～A曲線。
l 用斜管斜管液體氣壓計(jì)測出各模型的壓力差或風(fēng)速值。
l 畫出各不同形體模型的阻力FR與風(fēng)速V的值，畫出FR～A曲線。
圖27 阻力測試實(shí)驗(yàn)
2) 封閉型（風(fēng)洞）實(shí)驗(yàn)
1. 斜體模塊實(shí)驗(yàn)（連續(xù)性方程驗(yàn)證）
l 按封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝成風(fēng)洞系統(tǒng)
l 斜體模塊的底面有3根插針，對應(yīng)插入風(fēng)洞底板的3個(gè)插孔中，將斜體模塊安放在風(fēng)洞之中（低處向右方），如圖（28）所示。
圖28 斜體模塊實(shí)驗(yàn)
l 以皮托管作壓力傳感頭，使用斜管液體氣壓計(jì)，測試斜面若干標(biāo)線流場處的風(fēng)壓△P及風(fēng)速V值。
l 計(jì)算各測點(diǎn)流量，驗(yàn)證連續(xù)性方程。
2. 升力測定(升力曲線)（圖29）
l 按封閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝成風(fēng)洞系統(tǒng)。
l 使用多功能測力計(jì)的扇形拉（阻）力計(jì)和帶升力秤的測量小車（B）。
圖29 升力測定實(shí)驗(yàn)
l 將模型連接螺栓的后部插入航空器機(jī)翼模型中央橫桿的后圓孔之中，模型連接螺栓的前部螺絲放入模型中央橫桿前部的半圓槽中，擰上模型連接螺栓的延長桿，然后放進(jìn)風(fēng)洞之中，模型的前后吊桿從風(fēng)洞頂板縫槽中穿過并與測量小車（B）的升力秤相連（稍長的吊桿固定在升力秤中間的連接點(diǎn)上）。
l 調(diào)節(jié)升力秤的可調(diào)外盤，使機(jī)翼的飛行（攻）角約在0°的位置。
l 旋動(dòng)測量小車上部的升力秤高度調(diào)節(jié)旋鈕（調(diào)節(jié)時(shí)另一手護(hù)住測試小車），目測使升力秤處于上下可移動(dòng)范圍的中間位置。
l 調(diào)節(jié)升力秤指針刻度盤，置“0”位。
l 開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)速，用扇形拉（阻）力計(jì)和升力秤分別測出模型的阻力FW和升力FA，繪出FW～FA的曲線。
l
 |
九、 空氣動(dòng)力儀操作注意事項(xiàng)
1) 系統(tǒng)
l 在清潔處防塵存放，嚴(yán)禁堆放，並防止各零部件和附件機(jī)械損傷。
l 定期清洗防塵，清洗時(shí)塑料部件可用少量清水或中性洗滌劑輕輕擦拭；金屬部分可用少量機(jī)油擦洗。
l 儀器不宜在陽光中曝曬或靠近熱源處使用和儲(chǔ)存。
l 各部件、附件連接時(shí)，應(yīng)保持水平對接，且將各滾花螺栓擰緊，但不宜用力過大。
2) 風(fēng)機(jī)：請參閱風(fēng)機(jī)銘牌上“風(fēng)機(jī)使用注意事項(xiàng)”的說明。
3) 測量組件
1. 斜管液體氣壓計(jì)、多管壓力計(jì)的液體必須采用專用的染色水，該液體對人體健康無害，但不能吸入或飲用。玻璃管為易損部件，必須小心操作，與軟管插接時(shí)，不可過分用力。實(shí)驗(yàn)后應(yīng)將測量液倒出，用清水洗凈后，再用塑料套罩封住玻璃管接口，以防玻管內(nèi)受污。
2. 扇形拉（阻）力計(jì)、測量小車、升力秤連同導(dǎo)軌座架等構(gòu)件均為精密組件，裝卸和使用時(shí)，必須小心輕放，仔細(xì)操作、不能超載，嚴(yán)禁過度用力；在實(shí)驗(yàn)前用干布輕輕抹去測量小車軌道和小車滾輪的灰塵和贓物，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
|
北京恒奧德科技有限公司 010-51666869 傳 真：010-69807135 13120411557 18701256112 聯(lián)系人：李紅慧 1575574360 1321298635 1445496132 號(hào)院16號(hào)樓317 （北京市地質(zhì)工程勘察院院內(nèi)）
|