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为流体力学学生项目制作风洞模型的替代方法
为流体力学学生项目制作风洞模型的替代方法摘要基于项目的工程教育方法使得学生希望在流体力学课程中创建功能性风洞模型来测试原始设计。本文根据成本、生产时间、易用性以及设备和材料的可及性，比较了几种快速原型 (RP) 方法与用于制造流体动力学模型的传统模具/铸造技术。考虑的 RP 技术包括立体光刻 (SLA)、选择性激光烧结 (SLS)、熔融沉积成型 (FDM)、3D 打印和 CNC 加工。这些方法从数字格式的原始设计开始，而传统方法（例如使用硅橡胶或藻酸盐模具铸造）至少需要粗略的物理原型。还讨论了 RP 模型的涂层和精加工工艺。背景和介绍 德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系已开展了 6 年的综合计划，旨在在整个本科课程中实施基于项目的方法 [1]。该计划的一个要素包括与流体力学入门课程同时进行的风洞测试。本科流体力学实验室有两个风洞，分别有 12"x12" 和 24"x24" 的测试部分。目前，学生仅使用风洞进行经典实验，使用现成的模型（例如横流中的圆柱体和翼型）以及进行流动可视化演示。被测试的对象形状简单，提供有限的创造性实验机会。我们希望通过为学生提供设计和测试原始空气动力学模型（例如汽车车身形状）的机会来增强这种体验。这促使人们研究快速生产原始设计风洞模型的替代方法。考虑了两种根本不同的方法：（1）从粗糙的物理原型开始成型/铸造模型和（2）从数字图像创建功能性物理模型。成型/铸造技术能够生产所有尺寸和几何公差的模型。这些方法可以利用各种不同的材料进行模具制作和铸造，包括热熔胶、乳胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯、藻酸盐、塑料树脂、环氧树脂、蜡、泡沫、粘土和水基石膏或混凝土。设备和该多步骤过程可能很长，并且需要一定的技能来形成可重复使用的模具和铸造模型。快速原型 (RP) 是指直接从 CAD 文件制造物理对象的过程。此类原型技术包括立体光刻 (SLA)、选择性激光烧结 (SLS)、熔融沉积成型 (FDM)、3D 打印和 CNC 加工等工艺。这些工艺中的每一个都会产生耐用、持久的模型，并且可以通过各种二次表面处理来增强其性能。
Guillaume Strub。风洞中制导炮弹的建模、识别和控制。其他。上阿尔萨斯大学 - 米卢斯分校，2016 年。英语。�NNT：2016MULH8492�。�tel-01559031�
我要感谢 ISL 的常任工作人员、博士生和实习生，我与他们一起在午餐时间、喝咖啡或在露台上度过了美好的时光：Nicolas、Pierre、Maxime、Thomas、Florian、Sebastian、Nathalie、Cédric、Bastien、Christophe、Dominique、Daniel、Erwann、Axel、Julien 和 Sylvain。非常感谢玛丽在论文最后阶段提供的建议和精神支持！还要感谢 ISL 登山者 Alexander、Michel、Carole、Arnaud、Robert，他们在 COSEC 或悬崖上的攀岩活动让我在写作时能够放松身心。我还要感谢 MIAM 团队的热情接待和幽默风趣，尽管我并不经常在场。感谢 Jean-Philippe、Benjamin、Abderazik、Rodolfo、Joël、Jonathan、Jérémie，感谢博士生 Jean-Nicola、Sabra、Mohamed、Florent、Rachid、Olivier，也感谢 Luc 和 Aurélia，感谢他们在 RU 喝咖啡时与我们共度的欢乐时光。特别感谢我的实习和论文同事托马斯，我和他一起度过了同样的困难时期，并在阳光房里玩过无数次泡沫弹！
纪尧姆·斯特鲁布。风洞中制导弹丸的建模、识别和控制。其他。上阿尔萨斯大学 - 米卢斯，2016。英语。 NNT：2016MULH8492。电话-01559031
我感谢 ISL 的长期工作人员、博士生和实习生，我在午餐时间、喝咖啡或在露台上与他们分享了美好时光：Nicolas、Pierre、Maxime、Thomas、Florian、Sebastian、Nathalie、Cédric、Bastien 、克里斯托夫、多米尼克、丹尼尔、埃尔万、阿克塞尔、朱利安、西尔万。非常感谢 Marie 在论文最后阶段提供的建议和精神支持！还要感谢 ISL 登山者 Alexander、Michel、Carole、Arnaud、Robert 在 COSEC 或悬崖上进行的攀岩课程，让我在写作时能够减压。我还要感谢 MIAM 团队的欢迎和幽默，即使我不常去那里。感谢 Jean-Philippe、Benjamin、Abderazik、Rodolfo、Joël、Jonathan、Jérémie，感谢博士生 Jean-Nicola、Sabra、Mohamed、Florent、Rachid、Olivier，还有 Luc 和 Aurélia。在英国和喝咖啡时的欢乐气氛。特别值得一提的是Thomas，他是我的实习和论文同事，我和他一起度过了同样的困难时期，在阳光房里经历了无数的泡沫弹！
ONERA F1 和 S1MA 风洞中的高雷诺数进气测试
Gener..11 Electric 公司使用上述方法进行了两项特殊测试，以详细研究风车条件下的上整流罩分离情况 [5]。第一个测试采用 1/6 比例模型！结果显示，分离开始角对马赫数和雷诺数都有很大依赖性，如图 11 所示。接下来的问题是如何根据飞行雷诺数推断结果。因此，决定建造并测试一个新的 1/3 比例模型！ （图 12 J：如图 11 所示，两个测试结果非常吻合，并且发现在 10 百万以上，起始分离角不再与雷诺数相关。
亚音速风洞 305 毫米
该装置安装在 AF1300 风洞的控制和仪表框架上。该装置包含 32 个经过校准的压力传感器。每个传感器的输入连接均通过安装在装置前面板上的快速释放压力输入进行。这样可以轻松快速地连接装置和安装在风洞中的实验。所有压力均相对于大气压进行测量。该装置具有一个带滚动开关的一体式液晶显示屏，可随时以四个为一组查看所有 32 个通道。
风洞模型系统标准
4. 设计和分析 ................................................................................................................ 16 4.1 总则 ...................................................................................................................... 16 4.2 模型/试验硬件材料选择 .............................................................................................. 17 4.3 结构分析 ...................................................................................................................... 19 4.4 金属材料许用应力 ...................................................................................................... 24 4.5 非金属和快速原型材料要求 ...................................................................................... 31 4.6 稳定性 ...................................................................................................................... 33 4.7 加压系统 ...................................................................................................................... 33 4.8 旋转系统 ...................................................................................................................... 35 4.9 无损检测 ...................................................................................................................... 40 4.10 电气设备和部件 ............................................................................................................. 41 4.11 模型系统验收试验的特殊规定 .................................................................................. 41 4.12 力平衡设计和在役检查 ................................................................................................ 42 4.13 汽车................................................................................................................ 45
2 组无人机风洞螺旋桨测力计的验证
摘要：本文介绍了一种验证适用于 2 类无人机的风洞螺旋桨测力计的方法。这种测力计的预期用途是表征相关尺寸和操作条件下的螺旋桨，在这些条件下，此类螺旋桨易受低雷诺数效应的影响，而这种效应在风洞中很难通过实验检测出来。尽管不确定性分析可能会增强人们对测力计数据的信心，但测力计的设计或实验安排（例如配置和仪器）可能无法检测到重要的螺旋桨特性，甚至可能在结果中产生伪影。本文提出的验证方法将叶片元素动量理论 (BEMT) 的分析结果与实验数据进行比较，以验证测力计是否捕捉到了基本的螺旋桨物理特性，以及自相似实验结果，以验证测力计是否能够解决螺旋桨直径和螺距的差异。进行了两项研究，以验证测力计实验数据是否与 BEMT 预测的性能相匹配。第一项研究考虑了三个螺旋桨，它们具有相同的 18 英寸（0.457 米）直径，螺距从 10 到 14 英寸（0.254 到 0.356 米）不等。第二项研究保持螺距不变，直径从 14 到 18 英寸（0.356 到 0.457 米）不等。在测试期间，风洞速度范围为 25 英尺/秒至 50 英尺/秒（7.62 到 15.24 米/秒），螺旋桨转速各不相同