風洞 WIND TUNNEL
是能以人工産生和控制氣流
來測量氣流對物體的作用及
觀察物理現象的管道狀實驗設備
是進行空氣動力學實驗中
最常用且最有效的工具
隨著工業空氣動力學的發展
風洞實驗在交通運輸與大型建築上
也得到越來越廣泛的應用
世界上公認的第一個風洞
是由英國人於1871年建成
美國的萊特兄弟於1901年
建造了風速12M／S的風洞
從而發明世界上第一架飛機
而風洞的大量出現
則是在20世紀中葉
風洞的原理
依據運動的相對性原理
將模型或實物固定在風洞內
使氣體流過模型
這種方法流動條件容易控制
並可重複取得實驗參數
爲使實驗結果更準確
風洞實驗設備
必須符合一定的標準
並定期進行檢查測定
風洞的組成
風洞主要由洞體
驅動系統和測量控制系統組成
各部分的形式因風洞類型而異
洞體
是對物體進行測量和觀察的實驗段
實驗段上游有提高氣流勻直度
與降低湍流度的穩定段
和使氣流加速到所需流速的收縮段
實驗段下游有降低流速
減少能量損失的擴壓段
和將氣流導引向風洞外的排出段
或導回到風洞入口的回流段
驅動系統
(一)用可控電機組轉動風扇
並控制氣流的速度與方向
對受測物體作全面性實驗
(二)將空氣增壓儲存在儲氣罐中
使用時再將其導入高壓噴管
對受測物體作局部性實驗
測量控制系統
用專業電腦按預定的實驗程式
控制各種閥門和儀器儀錶
並通過壓力和溫度等感測器
來測量氣流參數和有關的物理量
並採用電子傳輸控制系統
來即時採集和處理參數資料
風洞的種類
按實驗性質與氣流速度區分
(一)低音速風洞
氣流速度在0.4馬赫以下
主要用於大型建築和直昇機
(二)次音速風洞
氣流速度在0.4～0.7馬赫
主要用於民航用客貨機
(三)穿音速風洞
氣流速度在0.5～1.3馬赫
主要用於一般軍用機
(四)超音速風洞
氣流速度在1.5～4.5馬赫
主要用於超音速戰鬥機
(五)極音速風洞
氣流速度在5馬赫以上
主要用於火箭與太空梭
(六)汽車用風洞
有模型風洞與實車風洞兩種
模型風洞較實車風洞小很多
建造及運作成本便宜
但只能對縮小的模型進行實驗
故其實驗精準度較低
實車風洞規模很大
可對實體車進行實驗
故其實驗精準度極高
但建造及運作成本極高
故世界上的實車風洞不多
僅超大型汽車公司有財力
建造屬於自己的實車風洞
如 某大汽車公司的實車風洞
其風扇直徑就高達10M可產生
近400公里／小時的空氣流速
但光建造費用就高達十億美元
若再加上營運與人事成本呢
費用則會更為驚人
另有特殊用途的各式風洞
因種類繁多 故不介紹
註
馬赫是表示速度的量詞
又叫馬赫數 一馬赫即一倍音速
在常溫常壓的條件下速度約爲
340.3M／S (1225KM／H)
臺灣的風洞實驗室
工研院與內政部建築研究所
及部份大學設有風洞實驗室
中國的風洞實驗室
位於四川西山的川西風洞群
共擁有六十座各式風洞實驗室
是目前亞州規模最大的風洞群
隸屬於中國國家科學院
簡易風洞實驗
用三塊夾板與一臺電風扇
再加上膠帶和長方形紙條
嚴正聲明 此實驗方式
僅是種無聊的惡作劇而已
絕非正式且專業實驗
不良示範 切勿學習
