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风洞设计与测量技术

风洞设计是指运用空气动力学、机械、电子、控制等相关专业知识,通过工程设计实现风洞预期性能指标,确保风洞具有优良的流场品质,从而高效可靠地完成各种气动试验的技术。风洞设计技术已经成为空气动力学发展尤其是各种高性能飞行器发展中不可缺少的基础环节。

中国空气动力研究与发展中心拥有国内唯一一个专业从事空气动力地面模拟实验设备设计与研究的综合性研究所,培养了一支技术精湛的设计队伍,长期开展风洞设计各领域的研究。

气动设计能力方面,在风洞设备的论证、设计与建设过程中,可利用数值模拟技术对风洞关键部段的内流场、声场等进行数值模拟,以验证气动方案的可靠性;可利用多个模拟试验装置对风洞关键技术进行预先性研究,保证风洞设计的成功率。

结构设计能力方面,可进行风洞各部段(件)的设计与分析工作;可开展风洞配套的风扇、压缩机等动力机械以及配套传动系统设计;可使用各种大型商业软件对结构强度及刚度的有限元仿真以及模型支撑机构,风洞挠性喷管柔壁的多体动力学模拟。

测控技术能力方面,在低、跨、超声速风洞测控系统研制方面具有较强的设计能力;在风洞马赫数控制、总压控制、风洞流场参数多变量控制、复杂机构的高精度运动控制、现代控制理论应用研究等方面,解决和掌握了前沿技术,达到国际先进水平;在风洞试验数据常规测量、动态并行测量、声学测量、流场性能测量等方面具有较强的研制能力和丰富的工程经验;具有利用先进手段,对先进控制策略、液压传动、测控对象特性等进行分析仿真研究的能力。

在非接触测量技术研究领域,现拥有进口的红外热像仪、激光诱导荧光试验装置、CCD图像处理设备、高马赫数PIV测试系统、粒子场激光全息测量系统、双激发探测激光诱导荧光系统以及高速流态试验装置等重要测试设备;具有承担可压缩气流密度和温度非接触测量、各类轨迹跟踪技术的研究能力;具有承担光学产品研究、设计和制造的能力;具有进行光电、红外技术研究和应用的能力;在可压缩气流密度和温度非接触测量方面达到了国内先进水平。

截止2015年,中心已自行设计建成了8m×6m低速风洞、Φ5m立式风洞、3m×2m结冰风洞、5.5m×4m声学风洞、1.2米跨超声速风洞、2.4m跨声速风洞、2m超声速风洞、2m激波风洞等50余座大型风洞设备,设计能力覆盖了各种常规气动力试验设备和几乎全部特种试验设备。目前,中心正在开展多座大型先进风洞的设计研制,同时不断拓展风洞先进工程技术在国民经济各个领域的应用。

研究方向

1、风洞噪声控制研究

2、高效轴流风扇设计研究

3、流固热耦合研究

4、风洞多变量控制系统研究

5、复杂流动显示研究

 

 

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