摘 要

该文从世界上风洞的发展与建设历程开始，论述了一种小型低速森林保护科研实验风洞的总体结构设计详情。该风洞的构造、性能和原理设计主要是研究林业药液雾滴漂移造成的浪费与污染，并了列举相关风洞进行性能比较。为符合此风洞特性研究的需要，依照流体力学、机械学、空气动力学及相关学术理论设计了一个小型低速直流式风洞。主要由试验段、收缩段、稳定段、扩散段、过渡段与动力段等部分组成，各段结构的大小通过理论计算来确定。确定总体尺寸为：21.4m×2.6m×5m，试验段规格为：8m×1.3m×2m，试验段风速为：0.5～10m/s，设计的风机功率为25kw，可实现无级调速，流速稳定性系数小于0.5%，流速均匀性系数小于0.5%。整体布局实现了洞体的直线布局，一定程度上保证了气流的稳定。通过本文，可以详细了解到低速直流式风洞洞体的的结构设计。

关键词：雾滴飘移，低速风洞，直流式，分段设计

Structural design of low speed wind tunnel

ABSTRACT

Starting from the development and construction of wind tunnel in the world, the paper discusses the overall structure design details of a small low-speed forest protection scientific research wind tunnel. The structure, performance and principle design of the wind tunnel is mainly to study the waste and pollution caused by the drift of fog droplets in forestry pharmaceutical liquid. In order to meet the research needs of the characteristics of this wind tunnel, a small direct-flow low-speed wind tunnel was designed according to the hydrodynamics, mechanics, aerodynamics and relevant academic theories. It is mainly composed of dynamic section, transition section, diffusion section, stability section, contraction section and test section. The overall size was determined to be 21.4m×2.6m×5m, the size of the test section was 8m×1.3m×2m, the wind speed of the test section was 0.5-10m /s, the designed fan power was 25kw, speed regulation was realized, the velocity stability coefficient was less than 0.5%, and the velocity uniformity coefficient was less than 0.5%. The overall layout realizes the linear layout of the cavern and ensures the stability of the airflow to a certain extent. Through this paper, we can know the structure design of the low-speed direct flow wind tunnel in detail.

Keywords: Droplet drift, low speed wind tunnel, direct flow, subsection design

目 录

1 概论 6

1.1 风洞研究的目的及意义 6

1.2 国内外研究现状 6

1.2.1 低速风洞设备现状 6

1.2.2 封闭式气体循环风洞的介绍 7

1.3 研究的内容及要求 9

2 低速直流式风洞的设计计算 10

2.1 概述 11

2.2 试验段设计计算 11

2.2.1 试验段截面形状及口径 11

2.2.2 试验段长度 12

2.3 收缩段设计计算 12

2.3.1 收缩段长度 12

2.3.2 收缩段曲线 13

2.4 稳定段与整流装置设计计算 14

2.4.1 稳定段长度计算 14

2.4.2 蜂窝器 14

2.4.3 阻尼网 15

2.5 扩散段设计计算 16

2.6 过渡段设计计算 16

2.7 动力段设计计算 17

2.7.1 风机的参数计算 17

2.7.2 风机的叶片设计 18

3 风洞的总体结构介绍 19

3.1 风洞的结构组成 19

3.2 风洞的工作原理 20

4 风洞的洞体设计 20

4.1 动力段 20

4.2 过渡段与扩散段 21

4.3 稳定段 23

4.4 试验段 24

4.5 收缩段 25

5 支撑装置及连接装置设计 25

5.1 支撑方式的选择 25

5.1.1 动力段支撑架 26

5.1.2 过渡段支撑架 26

5.1.3 稳定段与试验段支撑架 27

6 总结 28

参考文献： 28

致谢： 29

附录A 图纸工作量： 30

1 概论

• 1. 风洞研究的目的及意义

本课题的目的是设计一个低速风洞洞体，目的是使风洞产生的气流参数可以模拟喷雾实际作业的侧风，使其在一方面满足试验用不同气流大小的需要，另一方面满足喷雾性能试验需求，而这涉及到的空气动力学问题的研究不外乎采用理论分析或实验的方法，探究所研究事物本性的最直观方法就是实验。所以通过建立低速风洞系统，对常用雾化元件的性能、雾滴飘移参数以及设备的气流大小进行测试分析，可以有效减少药液流失造成环境污染的现象。因此为了优化病虫害防治装备的雾化部件，探索气流大小对雾滴作用，设计一种森林保护科研试验的低速风洞对研究喷雾系统的飘移性能具有重要的作用。

此类风洞是用来研究二元模型风场中与气流相互作用的装置。通过对此类低速风洞进行比较后发现，中国现有的植保风洞实验的能力和产生的气流品质较国外还有可观的差距，多架此类小型风洞多从国外进口，不仅价格昂贵且品质不能达到精细试验任务所需要的要求，因此通过学习国外成熟的风洞技术，来改善我国此类风洞的流场品质、试验精度和完整的技术体系是目前刻不容缓的任务且十分具有现实意义。

• 1. 国内外研究现状
     1. 低速风洞设备现状

风洞是一种重要的测试装置，用于测试空气与物体的运动特性，广泛应用于森林保护机械的研究。由于低速风洞能提供稳定的、均匀的气流场，风洞内的可控制环境，近年来风洞技术在研究药液雾滴飘移特性、防治病虫害喷雾过程等研究课题中受到重视。目前森林保护研究实验使用的风洞，整体尺寸偏小，气流速度调节范围偏小；而用于森林火灾研究的风洞风速偏大，低速段气流尚不够稳定，不能直接用于雾滴飘移试验。