风洞的测试原理

作为thermal engineer, 与风洞打交道的机会可不少。风洞经常用于测试风扇的PQ曲线和系统阻抗曲线，下面是自己收集的一些对风洞测试的总结：

风洞示意图：

测试FAN PQ时
P1-Patm就是风扇的静压。
通过计算喷嘴两侧的压差ΔP来求得流量。
测试系统阻抗曲线时
P1-Patm就是系统的压降。
通过计算喷嘴两侧的压差ΔP来求得流量。
根据AMCA210-99标准，里面的喷嘴量测的整流罩（settling screens）与喷嘴的距离是有严格规定的。喷嘴的大小也是有标准的。
风量的测量原理：

Cd ： 喷嘴的排气系数discharge coefficency
An ：喷嘴的面积
β ：dt/D
Y ：膨胀因子，计算如下

γ：空气的定压热容与定体积热容之比，一般取1.4。
α：喷嘴进口与出口的静压比
β ：dt/D
Cd（含义是排气系数）和雷诺数的关系如下：

所以求风量的步骤如下：

系统阻抗曲线绘制原理：

根据公式ΔPsys=c*Q2来取不同的坐标点。
如果已经取得一系列的点，如何得到拟合曲线呢？在excel里面有趋势线拟合的功能，可以自动添加，系统自动计算出最符合各个点的曲线方程来。一般所有的曲线都可以用多项式来表达，比如这个：

但是，这样一来，Q为0时，压降不为零，系统1的压降反而为负数。这是不合理的。
所以一般用这种拟合（同样的数据）：

一般电源的系统阻抗曲线可以用ΔP=K*Qn来表示，n为1.8-2.0之间。

[参考]：

关于喷嘴的discharge coefficent的资料：
Performance of Conical Jet Nozzles in Terms ofDischarge Coefficient
NASA 的文章
spraying system 公司 的分析