18新利最新登入风洞是如何工作的

希望人类诸天,早期鸟类飞行工程师试图效仿。例如,列奥纳多·达·芬奇勾勒出1485年所谓的“扑翼飞机”。然而我们有翼的朋友证明不到有用的时候透露的秘密飞行。众多发明家制造bird-inspired机器,只有在无助地看着他们失败的污垢。

很明显,为了让人类飞,他们需要一个更好的理解的翅膀之间的相互作用和大风。这些羽翼未丰的追星族的飞行的山顶,山谷洞穴和强大,有些可预测的风。但自然没有提供稳定流动的风,可以提供有用的设计反馈——人造风是必要的。

输入旋转手臂。本杰明·罗宾斯在1746年,英国数学家和科学家,附加水平臂垂直杆,旋转,把手臂转圈。的手臂,他在各种对象和接受他们的力量他自制的离心机。他立即测试证实,事物的形状有空气阻力(也称为巨大的影响阻力,一个元素的空气动力学力)。

其他实验,如乔治·凯莱爵士很快建立了旋转手臂。凯莱,尤其是测试翼型形状,看起来很像飞机机翼的横截面,拖的调查原则电梯。电梯是一种元素的力量移动垂直于物体的运动的方向。

旋转臂有严重的副作用,但是,它碎了空气旋转,基本上创造可怕的动荡,极大地影响所有结果和观18新利最新登入察。手臂却导致一个重大突破:工程师们开始意识到通过快速推动一个物体在空气中,他们可以发展提升。这意味着没有必要建立拍打翅膀才能飞。相反,人类需要足够的力量和合适的翼建设。科学家们需要更好的调查工具来解决这些重要问题。风洞是答案。

在下一个页面上,你会发现如何旋转臂演变成风洞,您将看到如何这些隧道是18新利最新登入仪器最大的技术成果之一,在人类的历史。

因为旋转手臂切碎后创建的空气和失效很多实验中,科学家们需要平静,人造风。弗兰克·h·威汉姆,一个英国人与英国航空协会积极,相信组织资助建设的第一个风洞,于1871年首次亮相。

文翰的隧道是12英尺(3.7米)长,18英寸(45.7厘米)广场。它产生了40英里(64公里)的风,多亏了蒸汽动力风扇在隧道的尽头。在他的隧道,文翰测试对翼型的升力和阻力的影响不同的形状。当他搬到前面(称为边缘前缘机翼的上下,所谓的改变攻角,他发现某些形状导致比预期更好的提升。人工飞行突然似乎比以往任何时候都更可能。

然而,隧道的粗略的设计创造了风,太不稳定一致的测试结果。需要更好的隧道系统的测试和可靠的结果。1894年,英国人霍雷肖飞利浦代替球迷的蒸汽喷射系统,导致更稳定,更少的湍流。

跨大西洋、在俄亥俄州莱特兄弟,奥维尔和威尔伯,在空气动力学研究和发展后魔术想法滑翔机设计。但实际测试的模型被证明是耗时太长;也没有为他们提供足够的数据来改善他们的计划。

他们知道他们需要一个风洞。的一些修炼之后,他们建造了一个隧道,16英寸(40.6厘米)的测试部分。他们尝试了200种不同的机翼形状通过附加翼型为拖两个平衡——一个,,另一个用于提升。平衡翼型性能转换成可测量的机械动作,完成他们的计算使用的兄弟。

慢慢地,他们找到合适的工作阻力和升力。他们开始意识到窄,长翅膀导致电梯多短,厚的翅膀,在1903年,他们细致的风洞测试得到了回报。莱特兄弟第一次载人飞行,动力飞机在杀死魔鬼山,北卡罗来纳州的新时代技术创新开始,在很大程度上要归功于风洞。

接下来,您将看到如何施展自己无形的风洞,帮助打击人18新利最新登入类进入一个新的技术时代。

第一个风洞只是管一端与球迷。这些隧道波涛汹涌的,不均匀的空气,所以工程师们不断努力改善隧道气流通过调整布局。现代隧道提供更为顺畅气流由于基本设计,包含五个基本部分:沉降室,收缩锥,测试区,扩散器和驱动部分。

空气是一个漩涡,混乱的混乱,因为它进入隧道。的沉降室正是它的名称所暗示:它有助于解决和伸直的空气,经常通过使用面板蜂巢形孔甚至筛网。然后立即强行通过的空气收缩锥一个狭隘的空间,大大增加气流速度。

工程师的按比例缩小的模型测试区,这是传感器记录数据和科学家使视觉观察。随后空气流入扩散器扩大,圆锥形状,因此,顺利减缓空气的速度不会引起动荡在测试部分。

的驱动部分房屋产生高速气流的轴流式风扇。这个风扇总是把下游的测试部分,在隧道的尽头,而不是在入口处。这个设置允许风扇将空气变成平滑流而不是推动,这将导致股市气流。

大多数风洞只是长,直框,或开路(回程)隧道。18新利最新登入然而,一些是内置的关闭电路(或关闭返回),基本上是椭圆形,把周围的空气和在相同的路径,就像一个赛马场,利用叶片和蜂窝板精确的指导和引导。

隧道的墙壁非常光滑,因为任何瑕疵可以作为减速装置,引起动荡。大多数风洞也适度大小和足够小,适合大学科学实验室,这意味着测试对象必须按比例缩小适应隧道。这些模型可能是全部飞机在微型高精度地(以巨大的代价)。或者他们可能只是一个飞机机翼或其他产品的一部分。

工程师山模型在测试区,使用不同的方法,但通常情况下,模型保存固定使用电线或金属杆,它被放置在模型,以避免导致气流中断他们可能附加传感器模型,记录风速,温度,空气压力和其他变量。

继续阅读学习更多关于风洞帮助科学家拼凑更复杂空气动力学难题以及他们18新利最新登入的发现刺激技术进步。

升力和阻力是两个元素空气动力学风洞内的力量发挥作用。尤其是飞机测试,有很多变量(音高、偏航、卷等),影响实验的结果。

在测试过程中其他因素也发挥作用无论测试主题是什么。例如,在隧道里的空气质量是多变的,巨大的影响测试结果。除了仔细测量物体的形状和速度(或风吹过去的对象)测试人员必须考虑到粘度(或粘着性)和压缩系数在他们的实验(得不偿失)的空气。

你通常不认为空气的粘性物质,当然,但随着空气在一个对象,它的分子袭击其表面并抓住它,如果只有一瞬间。这将创建一个边界层旁边,一层空气气流影响的对象,就像对象本身。高度,温度,和其他变量会影响粘度和压缩系数,进而改变了边界层特性和阻力,空气动力学的测试对象作为一个整体。

找出所有这些条件是如何影响测试对象需18新利最新登入要一个传感器和电脑的系统日志记录传感器数据。空速管是用来测量气流速度,但先进的隧道部署激光风速计“看到”检测风速空中气流中的粒子。压力探针监测空气压力和水蒸气的压力湿度传感器跟踪。

除了传感器、视觉观察也非常有用,但要使气流可见,科学家依靠各种流可视化技术。他们可能会填满测试区有色烟雾或微细雾状的液体,如水,看看空气移动模型18新利最新登入。他们可以申请厚,彩色油模型,看看风推油模型的表面。18新利最新登入

高速摄像机可以记录烟雾或油,因为他们搬到帮助科学家发现线索,肉眼不明显。在某些情况下,使用激光照射雾或烟雾和揭示气流的细节。

风洞提供无穷无尽的配置测试无限的想法和概念。继续阅读,你会看到非常富有想象力的隧道工程师构建时发现钱把微风的想法变成一个全面技术风暴。

超音速和高超音速隧道不使用风扇。生成这些危险的空气速度,科学家们用爆炸中存储的压缩空气增压油箱放置上游测试的部分,这就是为什么他们有时被称为排污隧道。同样,有时被称作超音速隧道激波管,高性能的引用但很短暂的爆炸。都有巨大的电力需求,通常使他们最适合短期或间歇性的测试。

气压功能也区分风洞。一些隧道控制降低或提高空气的压力。例如,在测试空间飞行器,美国国家航空航天局可以建立一个隧道模拟低压火星大气层。

你也可以按大小分类隧道。一些相对较小,因此,是有用的只对测试对象的缩小模型或部分。其他人则全面和测试全尺寸足够大的车辆。

和一些风洞是…嗯,真的大了。

美国宇航局艾姆斯研究中心,加州圣何塞附近,是世界最大的风洞。大约180英尺(54.8米)高,超过1400英尺(426.7米)长,用一个测试区,高80英尺(24米),宽120英尺(36.5米),大到足以容纳一个平面,翼展100英尺(30米)。隧道使用6栋四层楼高的粉丝,每个由六个22500马力汽车可以驱动风速高达每小时115英里(185公里)。

非凡的风洞的大小并不是唯一的因素。继续阅读,你会发现是多么现代的隧道。18新利最新登入

工程师通常需要同时测试多个空气动力和环境变量。这就是为什么一些隧道提供了一个广泛的测试可能在一个位置。维也纳气候风洞大,主要用于汽车和铁路车辆测试,就是这样一个隧道。单独测试部分长328英尺(100米),通过风速高达每小时186英里(299公里)流。

工程师可以调整温度相对湿度从10到98%,推动从低至-49华氏度到140华氏度(-45 - 60摄氏度)。正如它的名字,维也纳气候隧道配有雨,雪和冰的能力,除了太阳能模拟器。

冰能力,特别是,几十年来一直在风洞的一个关键组成部分,因为冰积聚在飞机表面可以是灾难性的,导致飞机坠毁。糖衣隧道空气制冷系统,冷却,然后细小的水滴向气流,产生一个釉在测试模型。工程师可以修改解决方案应对冰积聚,例如,通过安装加热系统,温暖的飞机的表面。

有很多其他类型的隧道为特定目的而设计的。一些设计跳过波兰人或电线保护模型,而不是使用强大的磁铁,暂停金属模型在测试部分。别人提供远程控制电线,让科学家实际上“飞”测试区域内的一个飞机模型。

德克萨斯大学阿灵顿的空气动力学研究中心有一个所谓的电弧喷射隧道,而产生的超音速流的热气体在温度高达8540华氏度(4727摄氏度)。这些类型的温度为NASA尤其有用,受试者其飞船重返地球大气层时高温。

一些隧道完全忽略空气,而是使用水。水就像空气流,但密度大于空气,更可见,。这些属性帮助科学家想象潜艇和船体周围流模式,或者更好的看到冲击波由非常快的飞机和导弹。

吹的是什么这热,清凉的空气,呢?不仅仅是这样,科学家可以得到他们的极客,在下一个页面上,您将看到如何风洞帮助我们做更多的比飞。18新利最新登入

工程师和制造专家不仅使用风洞来提高飞机和宇宙飞船,但是整个各式各样的工业和消费产品。汽车制造商,尤其是严重依赖风洞。

通用汽车的空气动力学实验室最大的风洞研究汽车空气动力学。自建立隧道三十年前,该公司的工程师已经减少了汽车的阻力系数25%。这种改进提高燃油经济性的两到三英里每加仑。

赛车制造商使用隧道改善汽车空气动力学,尤其是速度和效率,帮助他们获得竞争优势。艾罗迪风洞,例如,位于北卡罗莱纳和专业测试全尺寸纳斯卡股票的汽车和其他赛车和卡车。另一个公司,叫风剪,也在北卡罗来纳州经营和拥有一个先进的隧道闭路内置起伏的道路,这是一个巨大的跑步机的汽车。

电子工程师使用小型风洞气流影响热量积聚在组件。18新利最新登入然后他们可以设计冷却器电脑芯片和主板,持续时间更长。公用事业公司经理使用风洞测试风力涡轮机用于生成电。风洞帮助使发电机和叶片更高效,有效和持久的,所以他们可以承受常数,强大的阵风。但风洞也帮助工程师确定风电场布局和涡轮机间距,以最少的power-sucking动荡而获得最大的效率。

风洞和测试模型并不便宜。这就是为什么越来越多的组织去活化风洞和转向计算机建模(也称为计算流体动力学),这是现在常用的物理模型和隧道。更重要的是,电脑让工程师调整的无限变量模型和测试区没有耗时和昂贵的手工劳动。物理通道有时只用于测试计算机模拟的结果。

建设风力工程测试工程师利用计算机建模帮助他们设计和构建摩天大楼,桥梁和其他结构。他们调查建筑形状和材料的相互作用,风使其更安全、更强大。

现在,然而,风洞仍在积极使用世界各地,帮助科学家更安全、更高效的产品和各种类型的车辆。即使新虚拟技术做最终取代物理风洞,这些工程奇迹总是在人类历史的发展。