低速风洞试验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:王勋年

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-07-01

价格:36.0

装帧:简裝本

isbn号码:9787118028065

丛书系列:

图书标签:

• 工学
• 空气动力学
• 风洞试验
• 空气动力学
• 低速气流
• 实验技术
• 流体力学
• 航空工程
• 测试技术
• 数据分析
• 工程实践
• 空气动力学实验

《低速风洞试验》勘误与延伸阅读指南 引言： 《低速风洞试验》一书，作为一本深入探讨空气动力学基础理论与实验方法的重要著作，自问世以来，便成为众多空气动力学爱好者、学生及研究人员的案头必备。本书以其严谨的逻辑、详实的案例和清晰的阐述，为读者构建了一个坚实的低速风洞试验知识体系。然而，正如任何科学著作都可能存在的细微之处，《低速风洞试验》在某些章节的表述、数据引用或某些前沿发展上，或许存在一些可以进一步探讨和完善的空间。本指南旨在对书中部分内容进行补充、校正，并引导读者深入探索相关领域的最新进展，从而更全面、更深入地理解低速风洞试验的精髓。 第一部分：第一章 绪论 勘误/补充： 历史沿革的补充： 书中可能简要提及了风洞试验的发展史。在此，我们可以补充一些关键人物和事件。例如，莱昂·贝兰德（Léon Benard）在1901年设计的首个空气动力学风洞，以及早期的兰利（Samuel Langley）和怀特兄弟（Wright Brothers）在风洞试验中的贡献。同时，也可以增加一些关于风洞技术在军事和民用领域早期应用的故事，如第一次世界大战期间风洞在飞机设计中的作用。 现代风洞技术概述的延伸： 书中可能提及了不同类型的风洞。在此，可以更详细地介绍一些概念，例如： 闭口式和开口式风洞的优劣势分析： 详细阐述它们在噪音、气流稳定性、模型尺寸限制等方面的差异，以及各自的应用场景。 回流式和直流式风洞的对比： 解释它们在能耗、气流控制和试验周期方面的不同。 低速风洞的分类与特点： 进一步细分，如层流风洞、湍流风洞，以及它们在模拟不同飞行状态下的优势。 延伸阅读： 空气动力学发展史专著： 推荐如《空气动力学史》、《风洞百年》等书籍，深入了解风洞技术与空气动力学理论的相互促进。 经典航空史料： 查阅早期航空先驱们的日记、信件、设计图纸，感受那个时代对空气动力学探索的热情。 第二部分：第二章 空气动力学基础理论 勘误/补充： 流体动力学方程的细化： 书中可能介绍了伯努利方程、纳维-斯托克斯方程等。在此，我们可以对这些方程的适用条件和边界条件进行更详尽的讨论。例如，伯努利方程在不可压缩、无粘性、稳态流中的严格条件，以及在实际应用中如何修正。对于纳维-斯托克斯方程，可以强调其在描述粘性流和湍流方面的挑战，以及数值求解的复杂性。 相似准则的补充与辨析： 除了书中可能提到的雷诺数、马赫数，可以增加其他重要的相似准则，如弗劳德数（Froude number），并解释它们在不同流动情况下的重要性。同时，对不同相似准则之间的权衡和选择问题进行深入探讨，例如，在船舶水动力学中，弗劳德数和雷诺数都可能需要同时满足，这会给模型试验带来挑战。 边界层理论的延伸： 详细阐述边界层内流动的特点，如层流边界层、湍流边界层，以及它们的分离、转捩等现象。可以补充边界层转捩的各种理论模型和实验观测结果。 延伸阅读： 《流体力学基础》（Foundation of Fluid Mechanics）/ 《粘性流体力学》（Viscous Fluid Flow）等教材： 学习更深入的流体动力学理论，特别是关于粘性和湍流的描述。 《空气动力学》（Aerodynamics）系列书籍： 进一步理解翼型、机翼等复杂结构的空气动力学特性。 《数值流体力学》（Computational Fluid Dynamics）入门读物： 了解如何通过数值方法来模拟和分析流场，作为风洞试验的补充和验证。 第三部分：第三章 低速风洞的类型与结构 勘误/补充： 不同类型风洞的驱动方式： 书中可能提到了风扇驱动。在此，可以详细介绍不同驱动方式的优缺点，如直流电机、交流电机、涡轮驱动，以及它们在功率、转速控制、噪音等方面的差异。 风洞组件的详细解析： 进气道（Intake）的设计： 强调其在气流整流、减小流速、均匀化速度分布方面的作用。可以举例说明不同进气道形状的设计原则。 收缩段（Contraction Section）的设计： 详细讲解其面积比、曲率半径对气流均匀性和湍流度的影响，以及常用的设计方法。 试验段（Test Section）的结构特点： 细致分析开口式和闭口式试验段的区别，以及它们的围壁效应。 扩压段（Diffuser Section）的功能： 解释其将动能转化为压力能，减小风扇负荷，并提高能量利用率的原理。 风洞循环系统的考虑： 讨论如何减少能量损失，优化气流路径。 风洞的校准与标定： 详细阐述风洞在投入使用前的必要校准步骤，包括速度校准、均匀性测量、湍流度测量等。 延伸阅读： 《风洞设计与运行》（Wind Tunnel Design and Operation）等专业书籍： 深入了解风洞的工程设计、制造和维护知识。 风洞制造商的技术手册： 学习实际风洞设备的设计理念和技术参数。 第四部分：第四章 测量仪器与数据采集 勘误/补充： 测量仪器的精度与误差分析： 书中可能列举了多种测量仪器。在此，可以进一步分析每种仪器的测量原理、精度等级、适用范围，以及可能引入的误差来源，并提供相应的误差修正方法。 压力测量的详细技术： 静压孔的设计与安装： 详细说明静压孔的尺寸、形状、数量、布置对测量精度的影响。 压差传感器的选择与校准： 介绍不同类型压差传感器的原理（如应变片式、陶瓷式），以及它们在不同量程和精度要求下的选择。 倾斜倾角仪（Inclined Manometer）的原理与应用： 详细阐述其在低速流场测量中的优势。 速度测量方法的拓展： 皮托管（Pitot-static tube）的局限性： 讨论其在高速和非稳态流动中的误差。 热线/热膜风速计（Hot-wire/Hot-film Anemometer）的应用： 详细介绍其在高频响应、细微速度测量方面的优势，以及温度补偿的必要性。 粒子图像测速（PIV）和激光多普勒测速（LDV）技术： 简单介绍这些先进的非接触式测量技术，及其在获取流场速度分布方面的巨大潜力。 数据采集系统的组成与要求： 强调数据采集系统的采样率、分辨率、同步性、抗干扰能力等对试验结果准确性的影响。 延伸阅读： 《流体测量技术》（Fluid Measurement Techniques）等专著： 深入学习各种流体参数的测量原理和方法。 《电子测量仪器原理》（Principles of Electronic Measurement Instruments）等相关教材： 理解测量仪器的工作原理和精度要求。 PIV/LDV 技术介绍性文章或教程： 了解这些高级流场测量技术的原理和应用。 第五部分：第五章 试验模型的设计与制作 勘误/补充： 模型比例选择的原则： 除了雷诺数相似，可以补充其他需要考虑的因素，如尺寸效应、表面粗糙度、结构刚度等。 模型材料的选择与影响： 详细分析不同材料（如木材、塑料、金属、复合材料）在密度、强度、加工性、表面光洁度等方面的优劣，以及它们对模型性能和试验结果的影响。 模型表面处理与光滑度要求： 强调表面光滑度对减小摩擦阻力和防止气流分离的重要性。可以介绍常用的模型表面处理技术。 模型安装与支架的影响： 详细讨论支架对流场和测量结果的干扰，以及如何减小支架效应。例如，引入厚度为零的理想支架概念，以及实际应用中的补偿方法。 模型动力学特性的考虑： 对于具有运动部件的模型（如可动翼片），需要考虑其动力学特性对试验结果的影响。 延伸阅读： 《机械设计手册》： 学习材料力学、结构设计等相关知识，用于模型结构的优化。 《模型制造工艺》等书籍： 了解不同模型的制造技术和工艺。 航空器设计手册： 借鉴飞机设计中关于模型尺寸、比例、材料选择的经验。 第六部分：第六章 试验方法与步骤 勘误/补充： 试验前准备工作的细化： 除了风洞的检查，还应强调模型安装的准确性、测量仪器的预热和校准、数据采集系统的设置等。 试验过程中的巡视与记录： 强调操作人员在试验过程中观察流场现象（如涡、分离）、记录异常情况、及时调整试验参数的重要性。 关键试验参数的控制与记录： 风速的精确控制： 讨论如何通过变频器、调速装置等实现风速的稳定和精确控制。 温度、湿度的影响： 详细阐述环境参数对空气密度、粘度的影响，以及在必要时进行环境参数的监测和修正。 数据处理与分析的补充： 单位转换与量纲分析： 确保所有数据的单位一致，并进行必要的量纲分析，以提高数据的可比性。 数据平滑与滤波： 讨论如何对原始数据进行平滑处理，以消除随机误差。 不确定度分析（Uncertainty Analysis）： 强调进行详细的不确定度分析，以评估试验结果的可靠性。 延伸阅读： 《试验数据处理与分析》（Experimental Data Processing and Analysis）等书籍： 学习更系统的试验数据处理方法。 统计学入门读物： 学习统计分析方法，用于数据评估和误差分析。 第七部分：第七章 试验结果的分析与解释 勘误/补充： 无量纲系数的计算与应用： 详细解释升力系数、阻力系数、力矩系数等的计算公式，以及它们在不同飞行状态下的变化规律。 风洞试验数据的修正： 风洞壁面效应的修正： 详细介绍不同壁面效应（如堵塞效应、诱导效应）的产生原因和修正方法。 模型支架效应的修正： 介绍模型支架对气流干扰的量化分析和修正方法。 表面粗糙度效应的修正： 讨论模型表面粗糙度与实际物体表面粗糙度之间的相似性问题，以及如何进行修正。 试验数据与理论计算的对比： 强调将风洞试验结果与理论预测（如CFD模拟结果、解析解）进行对比分析，以验证理论的准确性和发现模型存在的不足。 流场可视化结果的解读： 如果书中涉及流场可视化（如油流、烟流），则应详细解释不同流场结构的含义，如附着流、分离区、涡结构等。 延伸阅读： 《空气动力学性能分析》（Aerodynamic Performance Analysis）等书籍： 学习如何从风洞数据中提取有价值的空气动力学信息。 CFD模拟结果分析报告： 对比数值模拟结果，理解计算与试验的异同。 第八部分：第八章 常见低速风洞试验项目 勘误/补充： 飞机模型气动特性试验的深化： 不同迎角下的升阻特性： 详细分析升力线斜率、失速迎角、最小阻力系数等关键参数。 侧滑角试验： 介绍侧滑角对飞机稳定性和操纵性的影响。 力矩系数的测量与稳定性分析： 讨论俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩对飞行稳定性的影响。 车辆空气动力学试验的细化： 下压力（Downforce）的测量： 强调下压力在赛车和高性能车辆中的重要性。 空气阻力与风噪的评估： 详细分析减小空气阻力和风噪对车辆性能和舒适性的影响。 冷却空气动力学： 介绍发动机、刹车等部件的冷却风道设计与优化。 建筑与结构风荷载试验： 风压分布测量： 详细说明风压测量在建筑设计中的应用，如风洞试验对高层建筑、桥梁、体育场馆等结构的设计至关重要。 风致振动分析： 讨论风对结构的动态响应，如塔吊、烟囱等。 其他领域的应用拓展： 简单提及风洞试验在风力涡轮机叶片设计、滑翔伞/风筝设计、运动器材（如高尔夫球、网球）气动特性研究等方面的应用。 延伸阅读： 专业航空器设计手册/风工程手册/车辆空气动力学专著： 深入了解特定领域的风洞试验应用。 相关领域的工程实践案例报告： 学习实际工程项目中风洞试验的应用经验。 第九部分：第九章 风洞试验中的常见问题与对策 勘误/补充： 模型安装不当导致的错误： 详细阐述模型未处于迎角零位、未与风洞轴线平行等问题，以及它们对升力、阻力等测量值的影响。 测量仪器失效或校准不当： 举例说明传感器损坏、线路连接不良、采样率不足等可能导致的错误数据。 环境参数波动的影响： 详细分析温度、湿度、大气压等变化对空气密度、粘度的影响，以及如何进行修正。 风洞本身的不稳定性： 如气流脉动、湍流度过高等问题，以及如何通过风洞改进措施（如加装整流网、蜂窝结构）来解决。 人为操作失误： 如记录错误、参数设置错误、数据误读等，并强调加强培训和标准化操作的重要性。 延伸阅读： 《风洞运行手册》（Wind Tunnel Operation Manual）： 学习风洞的日常检查、维护和故障排除方法。 技术经验交流文章： 阅读同行在试验过程中遇到的问题及解决方案。 第十部分：第十章 未来发展趋势 勘误/补充： CFD与风洞试验的协同发展： 强调数值模拟（CFD）与风洞试验并非相互取代，而是互为补充，共同推动空气动力学研究的发展。CFD可以提供更全面的流场信息，而风洞试验则提供了宝贵的实验验证数据。 智能化与自动化风洞： 讨论数据采集、模型控制、试验流程的自动化，以及人工智能在风洞试验数据分析中的应用。 微型风洞与微机电系统（MEMS）风洞： 介绍这些新兴的风洞技术，它们在微尺度流动研究、教学演示等方面的应用潜力。 先进测量技术的集成： 探讨PIV、LDV、压力敏感油漆（PSP）、力敏油漆（TSP）等先进测量技术与风洞试验的结合，实现更精细、更全面的流场诊断。 “数字孪生”概念在风洞试验中的应用： 结合CFD和实际风洞数据，建立高保真的数字模型，用于预测和优化。 延伸阅读： 相关领域的最新学术论文和会议论文： 关注风洞技术和空气动力学研究的最新进展。 科技前沿报道和行业动态： 了解新兴技术在风洞试验领域的应用前景。 智能制造和工业4.0相关的书籍： 了解自动化、智能化技术如何赋能风洞试验。 结语： 《低速风洞试验》一书为我们打开了认识空气动力学世界的一扇窗。本指南旨在抛砖引玉，通过对书中内容的补充、延伸和深入探讨，希望能帮助读者更深刻地理解低速风洞试验的理论基础、实验方法和应用前景。科学研究是一个不断探索和进步的过程，对任何知识体系的深入理解，都需要结合文献阅读、实践操作、同业交流和持续学习。希望这份指南能成为读者在探索低速风洞试验奥秘旅程中的一份有益参考。

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这本书的内容真是让人耳目一新，尤其是在空气动力学基础概念的阐述上，作者采用了非常直观且贴近实际工程应用的方式。我记得书中对边界层分离的物理图像描绘得极其生动，仿佛能亲眼看到气流是如何在翼型表面“挣扎”并最终脱离。不同于一些教科书那种纯粹的数学公式堆砌，《低速风洞试验》在讲解时总能巧妙地穿插一些历史上的经典案例或者现代工程中的实际问题，比如如何优化无人机翼型的阻力特性，或者在低速飞行器设计中如何应对气动弹性效应。作者的笔触非常细腻，对于试验设备的选择和误差分析部分，更是深入浅出地介绍了不同传感器的工作原理及其在实际测量中可能遇到的干扰因素。读完这部分内容，我感觉自己对风洞试验的整个流程，从试验段的布置到数据的采集和后处理，都有了一个系统而扎实的理解。特别是关于如何进行合理的模型制作和安装，这部分内容对于初入风洞试验领域的工程师来说，无疑是宝贵的经验总结，避免了许多不必要的弯路。那种将理论知识与工程实践紧密结合的叙述方式，极大地提升了阅读的趣味性和实用价值。

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我对这本书中关于低速流场可视化技术部分的论述印象尤为深刻，作者对不同技术之间的适用性进行了非常精辟的总结和对比。比如，在解释烟流显示和示踪剂技术时，他详细对比了这两种方法在捕捉三维流动结构时的局限性与优势，并结合具体的翼型附件（如襟翼或扰流片）的试验案例，展示了哪种方法能提供更清晰的物理图像。更让我感到惊喜的是，书中还涉及了一些新兴的、尚未完全普及的无接触测量技术在低速风洞中的初步应用探索，尽管描述得相对简略，但无疑为我们指明了未来研究的方向。这种“立足当前，展望未来”的结构安排，使得这本书的价值得以持续。它没有仅仅停留在对传统技术的复述上，而是激励读者去思考如何利用更先进的光学和电子技术来克服传统测量手段的局限。总而言之，这本书提供了一个坚实的基础框架，同时又不断地向读者展示了气动试验技术广阔的发展前景。

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说实话，我阅读过不少关于空气动力学测试的书籍，但《低速风洞试验》在涉及“测量不确定度”和“流场畸变校正”这两个核心难点时，展现出的专业深度和实用性是超乎预期的。作者对皮托管、压力传感器以及全息粒子成像测速（PIV）等先进测量技术的介绍，不仅仅停留在原理层面，更深入到了野外实际操作中可能遇到的环境影响和设备限制。比如，关于风洞试验段壁面干扰效应的量化修正方法，书中提供的经验公式和修正图表，立即就能在我的项目数据修正中派上用场。这种“拿来即用”的实用性，是很多纯理论著作所欠缺的。此外，作者对于试验结果的“定性解读”也极为到位，他强调了数值模拟结果（CFD）与试验数据的交叉验证的重要性，并提出了几种有效的对比方法。这种严谨的科学态度，要求读者不仅要会“做实验”，更要会“解读实验”，这才是真正将工程科学素养提升到一个新高度的关键所在。

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这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范，结构清晰得让人惊叹。它不是那种零散的知识点罗列，而是一条清晰的脉络，引领读者从最基础的气动参数测量，逐步深入到复杂流动现象的可视化技术。我特别欣赏作者在介绍不同风洞类型时的对比分析，那种兼顾历史发展和技术前沿的视角，让读者能清晰地分辨出不同试验装置的优缺点以及它们各自适用的研究范围。举个例子，关于如何选择合适的马赫数和雷诺数范围进行缩比试验，书中给出的建议非常具有操作性，结合了具体的工程经验而非空泛的理论推导。另外，对于数据处理和不确定度评估的部分，作者没有采取过于复杂的统计学语言，而是用一种更偏向工程应用的视角，强调了“可信度”和“鲁棒性”，这对于我们这些需要向管理层汇报试验结果的人来说，是极其重要的技能点。整个阅读过程就像是跟随一位经验丰富的导师在身边指导，每一步都有明确的指示和深入的解释，让人感到非常踏实。

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这本书的语言风格非常具有个人色彩，读起来完全没有那种冰冷的学术腔调，更像是一位资深的工程师在跟他有共同爱好的同行交流心得。特别是在描述如何处理一些“棘手”的试验情况时，那种夹杂着幽默感和无奈感的笔触，让人会心一笑。例如，书中对于如何处理模型表面在风洞气流中产生的微小振动，并将其从压力读数中剔除的描述，就非常生动，作者甚至提到了早期试验中用手按住模型才能获得稳定读数的趣闻。这种对试验细节的关注，正是区分优秀工程师和普通技术人员的关键所在。它没有回避试验中出现的各种“怪现象”，反而将其视为提升技术水平的机会。这种对真实世界复杂性的接纳和系统性的解决思路，让这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于工程哲学和问题解决艺术的指南。它教会我的，远不止于如何操作设备，更多的是如何以一种审慎和创新的态度去面对未知的气动现象。

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