風(fēng)洞試驗是一種讓空氣在風(fēng)洞中橫向流過單根圓管的強(qiáng)迫對流實(shí)驗，是用于掌握研究對流換熱的實(shí)驗布置與處理及綜合處理實(shí)驗數(shù)據(jù)的一般方法。

依據(jù)運(yùn)動的相對性原理，將飛行器等的模型或?qū)嵨锕潭ㄔ诘孛嫒斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過，以此模擬空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，研究氣體流動及其與模型的相互作用，獲取試驗數(shù)據(jù)。

風(fēng)洞試驗的基本原理是相對性原理和相似性原理。根據(jù)相對性原理，飛機(jī)在靜止空氣中飛行所受空氣動力，與飛機(jī)靜止不動、空氣以同樣速度反方向吹來，作用相同。但飛機(jī)迎風(fēng)面積大，直接讓如此大的氣流以飛行速度吹過來動力消耗驚人。根據(jù)相似性原理，可將飛機(jī)做成幾何相似的小尺度模型，氣流速度在一定范圍內(nèi)也可低于飛行速度，其試驗結(jié)果能推算出真實(shí)飛行時的空氣動力。

風(fēng)洞試驗有多種分類，包括測力實(shí)驗、測壓實(shí)驗、傳熱實(shí)驗、動態(tài)模型實(shí)驗和流態(tài)觀測實(shí)驗等。測力實(shí)驗利用風(fēng)洞天平測量作用在模型上的空氣動力和力矩，有全模型和部件的縱向和橫向測力實(shí)驗、噴流實(shí)驗、靜氣動彈性實(shí)驗、外掛物測力和投放軌跡實(shí)驗等。測壓實(shí)驗測量風(fēng)洞洞壁、模型表面和氣流中各點(diǎn)的壓力參數(shù)。傳熱實(shí)驗測定氣流沿模型繞流引起的對模型表面氣動加熱情況。動態(tài)模型實(shí)驗確定模型對氣流相對運(yùn)動和模型上氣動力隨時間變化，包括顫振實(shí)驗、抖振實(shí)驗、動穩(wěn)定性實(shí)驗、操縱面嗡鳴實(shí)驗、非定常壓力測量等。流態(tài)觀測實(shí)驗借助物理和化學(xué)手段使氣流可見，便于觀察和研究。

風(fēng)洞試驗優(yōu)點(diǎn)眾多，能準(zhǔn)確控制實(shí)驗條件，受氣候和時間影響小，實(shí)驗項目多樣且精度高，安全、效率高、成本低，因此在空氣動力學(xué)研究、飛行器研制、工業(yè)空氣動力學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

風(fēng)洞試驗雖有優(yōu)勢，但也存在不足。如邊界效應(yīng)或邊界干擾，可通過把風(fēng)洞試驗段做大、縮小模型尺度或采用“自修正風(fēng)洞”技術(shù)來克服。支架干擾可嘗試“磁懸模型”技術(shù)來改善。還有常見的相似準(zhǔn)則不滿足問題，如亞跨聲速風(fēng)洞的雷諾數(shù)不夠，可通過增大模型和風(fēng)洞尺度、增大空氣密度或壓力、降低氣體溫度等方法來提高雷諾數(shù)。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）