风洞试验室在国内的发展前景如何?
针对土木工程领域风洞,说下我的看法国内现有大气边界层风洞超过40座,中小型风洞居多,据我了解试验段宽度超过5m的不超过5个,其中以西南交大风洞最大(22.5*4.5直流),同济3号次之(15*2竖向回流),风速一般不超过30m/s绝大多数风洞在高校,鲜有企业建设风洞,即使建了也不对外除了高层,大跨之外,着重提一下风环境,首先是要满足公园广场等地的行人风舒适度和比赛场馆的最大风速要求,其次像北京,香港这种特大型城市还有最小风速要求,香港小区附近新建楼房均需要通过风环境测评(大概是这个意思),以保障通风盈利方面,据我了解绝大多数风洞都主要用于科研,对外服务单次风洞试验费用约20-30万,中型风洞平均每年产值不超过500万,但试验段宽度较大的风洞饱和度还是很好的。
国际上的趋势是数值模拟越来越多,风洞试验越来越少,所以风洞前景并不好。但是国内相关产业水平都还比较低,还有很大的发展空间。而且国内单位高校作风相对浮夸一些,这种大型试验设备是最立竿见影的,将来还可能大有所为呢。
普通风洞已经赶上,但数量不够。特种风洞有差距,但已经有规划。不过部分国防重点项目的特种风洞也很优秀。国内确实缺少基础实验研究的热情环境,主要靠项目驱动。目前缺少体系化的风洞人才,但是社会主义集中力量办大事的能力确实可怕。综上,没有竞争力的小风洞玩玩其实挺尴尬。稍微好一点的风洞,又特别特别难设计,高性能风洞不是那么简单能玩的,目前只有国家大项目玩的动,牵扯到的冷门专业太多了,更何况需要基建……都是钱啊。风机/压力动力段,整流阻尼段,收缩段,实验段,扩张段,导流片,基座,温控,气密,湍流度……真的难搞,需要挖好多老司机的。
风洞并没有那么神秘,除了汽车,土木这些行业要用到超大型的风洞,飞行器设计,传热学,流体力学/空气动力学研究同样要用到风洞,而且可以有的做得很小。基本上国内工科高校,有开设流体力学/空气动力学课程的学校的实验室,应该都会有几台微型的风洞。回到楼主的问题,不同行业用到的风洞尺寸,精度,设计要求差别很大,因此楼主最后先确定自己所要建立的风洞实验室是用在什么行业上面,然后再在行业里参考高校,企业建立自己的风洞。以电子芯片散热行业为例,据我接触到的国内散热器/风扇研发制造厂商,多数都用的是瑞领(LonGWin)提供的方案,当然换一个行业,他们可能就做不了了。
发展前景如何?很好,非常好!目前基本上全世界还在造大风洞的也就中国了。原因嘛,当然是中国造大飞机的决心。现在几个空气动力中心一天做的实验量能抵上90年代几年的任务量。有关更多的细节就不能随便透露了。目前国内风洞实验室的瓶颈是压缩机。至于换热器嘛有一定难度,但是有像我们这样的厂商在努力设计(至少说,会为了验证换热器而自己在厂里花钱造了个小风洞的二逼企业,国内估计也就我们了),跟国际上的水平差距很小,甚至偶尔略有超越。还是那句话,发动机决定工业技术的高度啊!
大型风洞的首先应用肯定是军工项目,例如航空航天方向,所以在四川绵阳有最大的,最好的风洞。其他军队背景院校,也有相应的风洞。而在土木行业,需要用到风洞的是高层,超高层建筑,大跨度桥梁等等。我咨询过风洞的老师,他告诉我,虽然现在有CFD技术,但是CFD计算的许多参数,都需要通过风洞试验来确定,故,大跨度柔性桥梁,超高层建筑,大跨度建筑都要做风洞试验。同时,风洞试验的技术依赖性很强。首先是设备。类似桥梁试验的风洞,全国没有几家,例如同济,我校,经常就是我校做试验,同济复核,或者反过来。其次是桥梁抗风的研究比较少,也比较热。所以风洞试验室具有非常好的前景。
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