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。
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
2.1 概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2.2 数据收集。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 2.3 简单线性回归。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2.4 多元线性回归。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.5 模型评估。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.6 假设诊断。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10
低速设施中风洞流质量测量和评估的现代框架 随着测试的复杂性增加,对风洞测试测量精度的要求也越来越严格。在风洞测试时间减少和测试成本增加的环境下,重要的是在较长时间内建立、维护和统计控制风洞设施中测量链所有组件的精确校准和验证。本文介绍了在贝尔格莱德军事技术学院的 T-35 4.4 m × 3.2 m 低速风洞中建立和维护测量质量控制系统所做的努力。该设施测量质量的保证基于确保三个主要组成部分的质量:风洞测试部分的校准、所用仪器的校准以及标准风洞模型的定期测试。介绍了相关风洞校准测试的样本结果,并将其与其他设施的结果进行了比较。测试证实了该设施的整体质量良好,并且必须保持、定期检查和系统地记录所达到的质量水平。关键词:风洞流动质量;低速风洞;标准校准模型;AGARD-B;ONERA M4。1.简介 风洞测试是任何飞机设计和开发的重要组成部分。预测未来飞行物体的空气动力学行为和特性的通常做法是进行相对小规模模型的风洞测试。为了确保对风洞数据进行有意义的解释,必须了解和纠正影响结果的影响因素;修正后的数据应与来自不同风洞或自由空气情况的数据具有可比性,[1]-[9]。此外,最好采用或多或少标准的校准和测试程序,以使来自不同风洞的数据尽可能接近可比性。在测试模型的风洞结果可用于预测未来飞行物体的气动特性之前,必须确定模型支撑系统和非均匀气流条件的影响随着风洞试验对测量精度的要求越来越严格,试验的复杂性也随之增加,并且在风洞试验时间减少、试验成本不断上升的环境下,重要的是对风洞设施中测量链的所有组件进行准确的校准和验证,更重要的是,在较长时间内保持和统计控制 [10]。
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。被测试的对象是简单的形状,为创造性实验提供了有限的机会。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。