风洞阻力系数测定

一、实验目的

1、了解风洞测试系统的构造、原理并掌握其操作方法。 2、掌握风洞阻力测定及阻力系数测定原理和方法。

二、实验内容

1、测定风洞若干段的阻力、风量及几何尺寸； 2、测算其对应段的阻力系数。

三、仪器设备

风洞测试系统、倾斜压差计、通风干湿表、空盒气压计、皮尺、胶皮管、皮托管等。

四、所需耗材

酒精。

五、实验原理、方法和手段

利用皮托管、压差计可以测试一点的动压（全压与静压之差），利用通风干湿表、空盒气压计等仪器可以测算出空气的密度，进而可以计算出该点的风速，利用皮尺测量该点风洞段的几何尺寸计算出该段的断面积和周长，进而可以得到该段风洞的风量。

另外利用两支皮托管、压差计可以测出一段风洞两端的通风阻力，结合测试的风量、风洞几何尺寸，可以计算出该段风洞的阻力系数。

1、摩擦阻力系数α的测定

《矿井通风与安全》第三章第二节可知，对某一段风道(实验室为管道)的摩擦阻力可按下式计算：

h摩＝LUS3Q2 (1)

式中：h摩——摩擦阻力，mmH2O;

1

α——摩擦阻力系数，kg•s2/m4； L——风道长度，m； S——风道断面积，m2； Q——通过风道的风量，m3/s。

由式1可知，若要测出某段风道的摩擦阻力系数α，只要测出这段风道的摩擦阻力(h摩)和通过的风量(Q)，同时把风道的长度(L)周边长(U)和净断面积(S)量出来，可计算出风道的摩擦阻力系数α。

(1)h摩的测定

根据风流的能量方程可知：

2v12v2h摩1－2＝PZPZ111222212g2g (2) 本次实验风道水平布置位压差为零(5-2)式改为：

22v12v12v2v2h摩1－2＝PPPP1212g122g22g12g2 (3)

测定布置时，在管道上选取两测点1和2，安装皮托管，将U型水柱计调平，三台U形水柱计分别测出h速1、h速2和h静l—2，代入式2即可求出h摩1－2。

空气密度由下式求出：

P0.378Psat(1) TP 0.003484 (4)

式中： ρ——空气密度，kg/m3；

P——空气绝对静压，Pa； φ——空气相对湿度，%； Psat——饱和水蒸气分压力，Pa；

2

T——绝对温度，K，(T=273+td)； td——干球温度读数，℃。

风量取1和2两点的平均风量：

2gh速1k12gh速2k2Q1Q21Q均＝S1S222ρρ

(两点断面积S1、S2和动压校正系数k1和k2，已给)

Rh12Q2

(2)风阻R的求算：(kμ)

(3)等积孔A的计算：

A0.38R (m2)

h摩1－2S3ULQ2 (4)摩擦阻力系数α的计算：

换算到标准状态下的α值：2、局部阻力系数ξ的测定

标＝1.2测测

由于风流的速度和方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，从而损失能量，造成这种冲击涡流的阻力就叫局部阻力，可由下式求出:

v2h局＝ξρ弯2g

毫米水柱 (5)

1点距拐弯处4－6倍的管道直径，2点距拐弯处12－14倍的管道直径。

在小型管道拐弯的前后选择三个测点1、2、3。测出1、3两点的通风阻力h阻1－3。

h阻1－3＝h阻1－3+ h局弯

所以

(6)

h局弯＝h阻1－3－h阻1－3 (7)

3

又

h摩1－3＝h摩2－3P－PL1－3＝23L1－3L2－3L2－3

h阻1－3＝(P1-P3)+(Z1ρ1－Z3ρ3)+(h速1－h速3)

因为管道直径相等又不漏风并水平位置，故位压差速压差均为零，因此

h局＝P－P3－1P2－P3L1－3L2－3

(P1-P2)、(P2-P3)分别由U形水柱计测出

ξ弯2gh局v12

则：

六、实验步骤

略。

七、实验结果处理

略。

八、实验注意事项

1、要保证风洞测试系统试验段风流稳定时，方可进行实验。 2、改变风机转速时，要从小到大。

九、预习与思考题

无。

十、实验报告要求

要有原始数据记录及数据分析。 第一组数据 测段 1-2 阻力 38.2 动压 6.6 断面 4 风速 3.3 风量 13.3 阻力系数 备注 0.338803 4

2-3 3-4 4-5 42.4 36.2 53.4 6.4 6.2 6.1 4 4 4 3.3 3.2 3.2 13.1 12.9 12.8 0.277003 0.284815 0.427029 第二组数据 测段 1-2 2-3 3-4 4-5

阻力 38.8 43.2 36.4 .4 动压 6.6 6.5 6.2 6.2 断面 4 4 4 4 风速 3.3 3.3 3.2 3.2 风量 13.3 13.2 12.9 12.9 阻力系数 备注 0.344124 0.277888 0.2863 0.428009 5