Разработка диффузоров для ВДУ велась применительно к различным схемам. В качестве конструкционных критериев принимались максимальное разрежение в выходном сечении, большая степень восстановления давления в диффузоре, минимально возможная стоимость устройства, необходимая для действия диффузора с эквивалентным полууглом раскрытия, превышающим обычные 3—6°, определяемые условием отрыва пограничного слоя. Однако для получения эффективных характеристик ВДУ необходимо применение компактных диффузоров.
Для дальнейшего исследования были выбраны две наиболее перспективные конструкции. В первой из них для УПС используется повторно внешний воздух. Он обладает большой энергией и вдувается по касательной к стенке, повышая тем самым осевую составляющую количества движения воздуха в пограничном слое. За счет дополнительного количества движения течение в пограничном слое преодолевает значительный отрицательный градиент давления и потери на трение, которые возникают в пристенной области при больших углах раскрытия диффузора. Это может предотвратить отрыв потока от стенок, от которого в первую очередь зависит нарушение установившегося течения в диффузоре с большим углом раскрытия.
Во второй схеме диффузорное устройство выполнено в виде коротких кольцевых крыльев; каждое из них создает местное аэродинамическое давление и поле скоростей, которые зависят от формы контура. Благодаря пониженному давлению вдоль внутренней кольцевой поверхности увеличивается количество воздуха, проходящего через ветроколесо. Значительное усиление потока может быть получено при использовании кольцевых крыльев с большой подъемной силой или закрылков.
Испытания проводились в малотурбулентной открытого типа аэродинамической трубе с малыми скоростями потока. В качестве экспериментального участка, в котором моделировалось равномерное поле скоростей, использовалась область ядра потока свободной струи диаметром около 300 мм. Скорость потока при испытаниях была 13 м/с. Модель устанавливалась вблизи выходного сечения сопла, вниз по потоку. Исследовано свыше 150 вариантов моделей различной конфигурации, изготовленных из нержавеющей стали и алюминия.
В качестве измерительной аппаратуры использовался дифференциальный датчик давления с переменным магнитным сопротивлением. Измерения производились при комбинированном использовании насадок статического и полного давления, каждый из которых мог проходить через применявшиеся сетки. Для измерения давления в осевом и радиальном направлениях насадки устанавливались на механизме с поперечным ходом с приводом от двигателя. Электрическая мощность, вырабатываемая устройством, определялась его местоположением, и поэтому записывались значения давления для соответствующей пространственной позиции.
Так как практически создание для экспериментальных исследований малоразмерных диффузорных моделей семейства ветроколес было неосуществимо, использование энергии ветроколесами моделировалось сетками, рассеивающими энергию в сечениях, где располагались ветроколеса. Характеристики ветроколес моделировались путем изменения нагрузки на сетку.
Мощность, снимаемая с единицы площади, пропорциональна падению полного давления и местной скорости потока. Коэффициент усиления % мог быть определен на основе измерений нагрузки на диск и отношения местной скорости к скорости набегающего потока. Повторные измерения осевого потока при различных радиальных позициях показали, что к увеличивается с ростом радиального расстояния от оси. Полный коэффициент усиления диффузора х определялся как среднее взвешенное для поперечного сечения сетки — имитатора ветроколеса.
