迴流式風洞

迴流式風洞主要由洞體、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不同。

它有一個能對模型進行必要測量和觀察的實驗段。實驗段上游有提高氣流勻直度、降低湍流度的穩定段和使氣流加速到所需流速的收縮段或噴管。實驗段下游有降低流速、減少能量損失的擴壓段和將氣流引向風洞外的排出段或導回到風洞入口的迴流段。有時為了降低風洞內外的噪聲，在穩定段和排氣口等處裝有消聲器。

驅動系統共有兩類，一類是由可控電機組和由它帶動的風扇或軸流式壓縮機組成。風扇旋轉或壓縮機轉子轉動使氣流壓力增高來維持管道內穩定的流動。改變風扇的轉速或葉片安裝角，或改變對氣流的阻尼，可調節氣流的速度。直流電動機可由交直流電機組或可控硅整流設備供電。它的運轉時間長，運轉費用較低，多在低速風洞中使用。使用這類驅動系統的風洞稱連續式風洞，但隨着氣流速度增高所需的驅動功率急劇加大，例如產生跨聲速氣流每平方米實驗段面積所需功率約為4000千瓦，產生超聲速氣流則約為16000～40000千瓦。另一類是用小功率的壓氣機事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空泵把與風洞出口管道相連的真空罐抽真空，實驗時快速開啓閥門，使高壓空氣直接或通過引射器進入洞體或由真空罐將空氣吸入洞體，因而有吹氣、引射、吸氣以及它們相互組合的各種形式。使用這種驅動系統的風洞稱為暫衝式風洞。暫衝式風洞建造週期短，投資少，一般[[雷諾數]]較高，它的工作時間可由幾秒到幾十秒，多用於跨聲速、超聲速和高超聲速風洞。對於實驗時間小於1秒的脈衝風洞還可通過電弧加熱器或激波來提高實驗氣體的温度，這樣能量消耗少，模擬參數高。

其作用是按預定的實驗程序，控制各種閥門、活動部件、模型狀態和儀器儀表，並通過天平、壓力和温度等傳感器，測量氣流參量、模型狀態和有關的物理量。隨着電子技術和計算機的發展，20世紀40年代後期開始，風洞測控系統，由早期利用簡陋儀器，通過手動和人工記錄，發展到採用電子液壓的控制系統、實時採集和處理的數據系統。 ^[1] 

迴流式風洞實際上是將直流式風洞首尾相接，形成封閉迴路。氣流在風洞中循環迴流，既節省能量又不受外界的干擾。風洞也可以採用別的特殊氣體或流體來代替空氣，用壓縮空氣代替常壓空氣的是變密度風洞，用水代替空氣的稱為水洞（見水槽和水洞）。

直流式閉口實驗段低速風洞（圖1 ）是典型的低速風洞。在這種風洞中，風扇向右端鼓風而使空氣從左端外界進入風洞的穩定段。穩定段的蜂窩器和阻尼網使氣流得到梳理與和勻，然後由收縮段使氣流得到加速而在實驗段中形成流動方向一致、速度均勻的穩定氣流。在實驗段中可進行飛機模型的吹風實驗，以取得作用在模型上的空氣動力實驗數據。這種風洞的氣流速度是靠風扇的轉速來控制的。中國氣動力研究和發展中心已建成一座開路式閉口串列雙試段大型低速風洞，第一實驗段尺寸為12×16×25米3,最大風速為25米/秒，第二實驗段尺寸為8×6×25米3，最大風速為100米/秒。 ^[2] 

德國人L.普朗特設計的第一座超聲速回流式風洞

洞內氣流馬赫數為1.5~4.5的風洞。風洞中氣流在進入實驗段前經過一個拉瓦爾管而達到超聲速。只要噴管前後壓力比足夠大，實驗段內氣流的速度只取決於實驗段截面積對噴管喉道截面積之比。通常採用由兩個平面側壁和兩個型面組成的二維噴管。

噴管的構造型式有多種，例如:兩側壁和兩個型面裝配成一個剛性半永久性組合件並直接與洞體連接的固定噴管;由可更換的型面塊和噴管箱側壁組成噴管，並將噴管箱與洞體連接而成的固塊噴管;由兩塊柔性板構成噴管型面，且柔性板的型面可進行調節的柔壁噴管(圖3)。實驗段下游的超聲速擴壓器由收縮段、第二喉道和擴散段組成(圖4),通過喉道面積變化使超聲速流動經過較弱的激波系變為亞聲速流動，以減小流動的總壓損失。第一座超聲速風洞是普朗特於1905年在德國格丁根建造的，實驗馬數可達到1.5。

1920年A.布澤曼改進了噴管設計，得到了均勻超聲速流場。1945年德國已擁有實驗段直徑約 1米的超聲速風洞。50年代，世界上出現了一批供飛行器模型實驗的超聲速風洞，其中最大的是美國的4.88米×4.88米的超聲速風洞。

建設的許多風洞，往往突破了上述亞聲速、跨聲速和超聲速單一速度的範圍，可以在一個風洞內進行亞聲速、跨聲速和超聲速實驗。這種風洞稱為三聲速風洞。中國氣動力研究與發展中心的1.2米×1.2米跨聲速、超聲速風洞(圖5)是一座三聲速風洞。

60年代以來，提高風洞的雷諾數受到普遍重視。跨聲速風洞的模型實驗雷諾數通常小於1×109，大型飛行器研製需要建造雷諾數更高(例如大於4×109)的跨聲速風洞，因而出現了增高駐點壓力的路德維格管風洞，用噴注液氮降低實驗氣體温度、提高雷諾數的低温風洞等新型風洞。低温風洞具有獨立改變馬赫數、雷諾數和動壓的能力，因此發展很快。

江蘇工學院動力工程系流體力學教研室和實驗室,與哈爾濱空氣動力研究所、鎮江冶金鍛焊廠三方面密切配合,同心協力，經過多年的努力,於1988年5月底，在我院建成實驗段截面IXI.4米,長3米的低速、閉口、迴流式節能風洞。此設備用可控硅整流器進行穩定調速,有改變迎角a和偏航角8的角度控制機構,有二元翼型和盒式六分量應變天平，可做測速、測壓、測氣動力特性實驗。有三元金屬標模和杆式六分量應變天平,可做風洞性能動校等氣動力實驗。 ^[3]