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風洞設計與測量技術

風洞設計是指運用空氣動力學、機械、電子、控制等相關專業知識,通過工程設計實現風洞預期性能指標,確保風洞具有優良的流場品質,從而高效可靠地完成各種氣動試驗的技術。風洞設計技術已經成為空氣動力學發展尤其是各種高性能飛行器發展中不可缺少的基礎環節。

中國空氣動力研究與發展中心擁有國內唯一一個專業從事空氣動力地面模擬實驗設備設計與研究的綜合性研究所,培養了一支技術精湛的設計隊伍,長期開展風洞設計各領域的研究。

氣動設計能力方面,在風洞設備的論證、設計與建設過程中,可利用數值模擬技術對風洞關鍵部段的內流場、聲場等進行數值模擬,以驗證氣動方案的可靠性;可利用多個模擬試驗裝置對風洞關鍵技術進行預先性研究,保證風洞設計的成功率。

結構設計能力方面,可進行風洞各部段(件)的設計與分析工作;可開展風洞配套的風扇、壓縮機等動力機械以及配套傳動系統設計;可使用各種大型商業軟件對結構強度及剛度的有限元仿真以及模型支撐機構,風洞撓性噴管柔壁的多體動力學模擬。

測控技術能力方面,在低、跨、超聲速風洞測控系統研制方面具有較強的設計能力;在風洞馬赫數控制、總壓控制、風洞流場參數多變量控制、復雜機構的高精度運動控制、現代控制理論應用研究等方面,解決和掌握了前沿技術,達到國際先進水平;在風洞試驗數據常規測量、動態并行測量、聲學測量、流場性能測量等方面具有較強的研制能力和豐富的工程經驗;具有利用先進手段,對先進控制策略、液壓傳動、測控對象特性等進行分析仿真研究的能力。

在非接觸測量技術研究領域,現擁有進口的紅外熱像儀、激光誘導熒光試驗裝置、CCD圖像處理設備、高馬赫數PIV測試系統、粒子場激光全息測量系統、雙激發探測激光誘導熒光系統以及高速流態試驗裝置等重要測試設備;具有承擔可壓縮氣流密度和溫度非接觸測量、各類軌跡跟蹤技術的研究能力;具有承擔光學產品研究、設計和制造的能力;具有進行光電、紅外技術研究和應用的能力;在可壓縮氣流密度和溫度非接觸測量方面達到了國內先進水平。

截止2015年,中心已自行設計建成了8m×6m低速風洞、Φ5m立式風洞、3m×2m結冰風洞、5.5m×4m聲學風洞、1.2米跨超聲速風洞、2.4m跨聲速風洞、2m超聲速風洞、2m激波風洞等50余座大型風洞設備,設計能力覆蓋了各種常規氣動力試驗設備和幾乎全部特種試驗設備。目前,中心正在開展多座大型先進風洞的設計研制,同時不斷拓展風洞先進工程技術在國民經濟各個領域的應用。

研究方向

1、風洞噪聲控制研究

2、高效軸流風扇設計研究

3、流固熱耦合研究

4、風洞多變量控制系統研究

5、復雜流動顯示研究