风洞实验：升力与阻力

实验目的

测量不同风速和攻角下的升力与阻力，理解升力系数和阻力系数的意义。

实验原理

升力 L = 1/2 ρ v² S CL，阻力 D = 1/2 ρ v² S CD。其中 ρ 为空气密度，v 为来流速度，S 为参考面积，CL、CD 分别为升力系数和阻力系数。机翼上表面气流较快、压强较低，下表面压强较高，压力差形成升力。

实验器材

• 风洞试验段
• 机翼（翼型）模型
• 天平或测力传感器
• 风速调节装置
• 攻角调节机构
• 观察对象：升力、阻力随风速和攻角的变化

实验步骤

1. 将翼型模型固定在测力装置上，设定初始攻角。
2. 启动风洞，调到某一风速，待气流稳定。
3. 读取升力和阻力数值并记录。
4. 保持攻角不变，改变风速，重复测量。
5. 保持风速不变，改变攻角，重复测量。
6. 计算 CL、CD 及升阻比，作图分析。

实验现象与结论

攻角一定时，升力和阻力都随风速的增大而增大，大致与速度的平方成正比。风速一定时，攻角较小范围内升力随攻角增大而增大，同时阻力也增大。升阻比可用来衡量翼型的气动效率。

注意事项

• 真实风洞运转时不得进入试验段。
• 模型必须固定牢固，防止气流中脱落。
• 风洞噪声较大，应佩戴护耳装置。

常见问题

升力为什么与速度的平方有关？

气流动压为 1/2 ρv²，作用在机翼上的压力差与动压成正比，所以升力和阻力大致与速度的平方成正比。

什么是升阻比？

升阻比是升力与阻力的比值，即 L/D，也等于 CL/CD。比值越大，说明翼型的气动效率越高。