18064

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОБТЕКАЕМОГО ТЕЛА В ПОТОКЕ ДОЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №6 по предмету Экспериментальная аэродинамика ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОБТЕКАЕМОГО ТЕЛА В ПОТОКЕ ДОЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ Цель работы получение результатов распределения давления построенных для крыла в координат...

Русский

2013-07-06

4.67 MB

31 чел.

Лабораторная работа №6

по предмету «Экспериментальная аэродинамика»

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОБТЕКАЕМОГО ТЕЛА В ПОТОКЕ ДОЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ

Цель работыполучение результатов распределения давления, построенных для крыла в координатной форме (т. е. при проектировании элементов поверхности крыла на плоскость хОу), определение коэффициента подъемной силы крыла и 

В результате проведения работы должны быть получены эпюры распределения давления при нескольких характерных углах атаки в одном или нескольких сечениях крыла. Рекомендуются следующие углы:

а) угол атаки, соответствующий нулевой подъемной силе;

б) угол атаки, соответствующий режиму полета с максимальным качеством;

в) критический угол атаки.

Порядок проведения работы

  1.  Ознакомиться с батарейным манометром и составить схему присоединения трубочек модели к батарейному манометру.
  2.  Установить модель л аэродинамической трубе под заданным углом атаки.

3.  Произнести эксперимент.

  1.  Обработать полученные результаты опыта и построить график.. В ходе лабораторной работы распределение давления определялось методом дренажных точек. При этом исследовалось сечение отсека в крейсерской конфигурации с нулевыми вставками на носовой и хвостовой частях профиля.

Общие сведения

Исследование распределения давления по поверхности тел является одной из наиболее часто встречающихся задач в практике аэродинамических лабораторий. Это исследование позволяет уточнить условия обтекания тела, дает исходные данные для расчета на прочность, а также ряд других необходимых материалов.

Исследование распределения давления ведут при помощи специально препарированных моделей, описание которых дается ниже.

На основании отсчетов по батарейному манометру и микроманометру вычисляется безразмерная величина называемая коэффициентом давления, а затем строятся графики распределения давления.

Здесь индекс «изб» соответствует избыточному давлению в рассматриваемой точкеточ»), а индекс «ст» —статическому.

Полученные картины распределения давления на поверхности крыла позволяют определить аэродинамические силы и их коэффициенты.

Рассмотрим эпюру распределения давления по профилю крыла (построенную в векторной форме (рис. 6.1). Выделим элементарную часть профиля, шириной по хорде, равной (1х. Элементарная сила  действует на отрезок верхней поверхности профиля под некоторым углом к хорде. Соответственно на

нижней поверхности выделенного элемента профиля действует сил. Здесь и далее индекс «в» обозначает «верхняя поверхность», а индекс «н» —«нижняя поверхность».

Для любой силы, например действующей по нормали к элементарной поверхности крыла, можно записать равенство

Пользуясь полученным графиком распределения давления (рис. 6.2, 6.3 и 6.4), произведем графическое интегрирование. Последнее уравнение будет иметь вид

Продольная сила X определяется аналогично нормальной силе У, только нужно помнить, что сила X будет определена без учета сил трения, т. е. будет определена только проекция силы давления на ось Ох.

Так как на крыле, где-то у передней кромки, при любом угле атаки имеется критическая точка, соответствующая полному торможению потока, в которой скорость равна нулю, а избыточное давление должно быть наибольшим и равным для условий несжимаемости среды скоростному напору, то на диаграмме распределения давления должна быть точка, где. Обычно эту точку опытным путем найти не удается, но можно определить, между какими точками она находится. Поэтому диаграмму для каждого сечения крыла необходимо вычертить так, чтобы кривая касалась горизонтальной прямой в точке с отсчетом.

Для скоростей потока, при которых проявляется сжимаемость воздуха, величина р в критической точке оказывается больше единицы..

Это объясняется тем, что давление в критической точке будет

В выбранном сечении, перпендикулярном продольной оси крыла, в заложенных трубках нормально к поверхности сверлят отверстия очень малого диаметра порядка 0,3,5 мм. После проверки герметичности дренажных отверстий поверхность деревянной модели полируется, а металлическойшлифуется и контролируется по

Рис. 0.6. Батарейный манометр и схема присоединения его к моделч и приемнику статического давления

шаблону. Положение центра каждого отверстия относительно передней кромки хорды профиля должно быть зафиксировано и точно отмечено на шаблоне данного сечения. Отверстия дренированного крыла нумеруются.

На свободные концы медных трубок, выведенные наружу, надевают тонкие резиновые шланги, с помощью которых можно передать на манометр то давление, которое наблюдается на поверхности крыла в точке, соответствующей центру отверстия. Поскольку ось малого отверстия, просверленного в медной трубке, нормальна к поверхности крыла, на манометр передается лишь нормальная составляющая напряжения —«гидродинамическое давление».

Для измерения давления служит прибор, называемый батарейным манометром (рис. 6.6). Прибор приспособлен для измерения давления одновременно в большом количестве точек поверхности модели. Батарейный манометр состоит из бачка большого объема и ряда вертикальных калиброванных трубок. Бачок расположен на такой высоте, чтобы общий уровень жидкости (спирта или воды) был достаточно высок; это позволит производить отсчет при понижении уровня жидкости в тех трубках, внутри которых будет при опыте действовать повышенное давление. Вертикальные трубки имеют общую шкалу: отметка «О» этой шкалы поставлена на середине вертикального размера шкалы. Сверху к бачку подведена трубка А. Соединяя какую-либо из вертикальных трубок с точкой на крыле, где необходимо определить давление а трубку Ас измерителем статического давления потока (см. работу2), по батарейному манометру измерим разность давления

Если давление, то спирт в стеклянной трубке опустится ниже нуля шкалы, если ж, то спирт поднимется; поэтому положительные отсчеты по батарейному манометру нужно отсчитывать вниз, а отрицательныевверх от нуля.

Во время опыта при большом количестве включенных трубок спирт в каждой из них поднимется или опустится до какого-то уровня (своего для каждой трубки) и уровень жидкости в бачке изменится.

Рассчитать изменение уровня в бачке путем сравнения объемов вошедшей в бачок и вышедшей из бачка жидкости в данном случае не представляется возможным вследствие большого числа вертикальных трубок. Коэффициент К для батарейного манометра не может быть определен градуировкой, поэтому его величину можно принять равной единице. Происходящая от этого допущения погрешность уменьшается тем, что уровень жидкости в бачке измеряется во время опыта с помощью маленьких стеклянных трубочек» выведенных на общую доску по обеим сторонам от основных трубок. Эти маленькие трубочки обоими своими концами соединены с бачком, и спирт в них всегда находится на том же уровне, что и п бачке.

Перед испытанием крыло монтируют на аэродинамических весах или каком-либо ином приборе, позволяющем изменять углы атаки. Если опыт проводится в трубе с открытой рабочей частью (со свободным потоком), то статическое давление рС7 с достаточной точностью можно приравнять к атмосферному, и конец трубки А батарейного манометра можно открыть прямо в атмосферу. В этом случае скорость потока удобнее измерять по методу перепада давлении.

В трубе с закрытой рабочей частью установку монтируют согласно схеме рис. 6.7. Давление рст подводится к бачку от соответствующего отверстия постоянного насадка аэродинамической трубы через тройник, так как это же давление нужно передать в стеклянную измерительную трубку микроманометра, служащего для измерения скоростного напора."

/

Рис. 6.7. Схема установки для определения распределения давления по поверхности крыла:

1модель; 2батарейный нанометр; 3-приемник воздушного давления: 4микидксометр

Испытание желательно проводить по методу мгновенных отсчетов. Лучше всего для отсчетов показаний батарейного манометра и микроманометра, фиксирующего скоростной напор, применять фотозапись.

Для построения графика испытания нужно вычертить на миллиметровке по шаблону профиль крыла с точками, в которых измерялось давление. Подобные графики вычерчиваются для всех дренированных сечений.

Графики испытаний имеют вид, изображенный на рис. 6.2, 6.3 и 6.4. По оси абсцисс отложена хорда крыла в данном сечении (в масштабе модели с разметкой точек, где измерялось давление), а по оси ординаткоэффициент давления, причем вверх откладываются его отрицательные значения, а внизположительные. Полученные точки соединяют плавной кривой: точки, лежащие на верхней поверхности крыла сплошной линией, а на нижнейпунктиром.

В качестве примера определения коэффициента Суа профиля крыла при угле атаки а=14° используем график, приведенный на рис. 6.4. С помощью планиметра определим площадь Р, заключенную между крипыми р и р (заштрихованная площадь). В нашем случае Р=6,8 см2.

Согласно графику масштаб единицы 7 будет т= 1.2 см. Принимая х = 1 за 100%, масштаб единицы соответстпенно графику будет /1,5 см. Таким образом, коэффициент

Выполнение: Сечение1, протокол 169,

а = -5,6.

Координаты  давления в дренажных точках 1-го сечения отсека с прижатым предкрылком и убранным закрылком приведены в таблицах12:

Таблица1

точки

X, мм

Х,отн

Р

202

30

0.06

0.756

204

40

0.08

0.778

206

50

0.1

0.683

208

75

0.15

0.539

210

100

0.2

0.357

212

150

0.3

0.107

214

200

0.4

-0.062

216

250

0.5

-0.155

218

300

0.6

-0.146

220

350

0.7

-0.005

402

384.7

0.769

0.101

404

392.7

0.785

0.126

406

419.5

0.839

0.149

410

447.7

0.895

0.112

412

467.7

0.935

0.126

414

484.5

0.969

-0.037

416

495.5

0.991

-0.365

Таблица2

точки

X, мм

ХХ,отн

Р

101

3.5

0.007

-1.686

103

10

0.02

-1.616

105

20

0.04

-1.594

107

30

0.06

-1.683

109

42.5

0.085

-1.770

111

55

0.11

-1.629

207

75

0.15

-1.520

209

100

0.2

-1.128

211

150

0.3

-0.881

213

200

0.4

-0.848

215

250

0.5

-0.920

217

300

0.6

-0.954

219

350

0.7

-0.992

221

400

0.8

-0.969

411

437.7

0.839

-0.818

413

457.7

0.875

-0.825

415

491.5

0.915

-0.740

417

491.5

0.983

-0.701

Координаты  давления в дренажных точках 2-го сечения отсека с прижатым предкрылком и убранным закрылком приведены в таблицах3,4:

Таблица3                                   Таблица4

точки

X, мм

Х,отн

Р

102

3.5

0.007

0.830

104

10

0.02

0.933

106

20

0.04

0.823

202

30

0.06

0.765

204

40

0.08

0.773

206

50

0.1

0.727

208

75

0.15

0.570

210

100

0.2

0.453

212

150

0.3

0.116

214

200

0.4

-0.103

216

250

0.5

-0.214

218

300

0.6

-0.200

220

350

0.7

-0.135

402

384.7

0.769

0.231

404

392.7

0.785

0.108

406

419.5

0.839

0.139

410

447.7

0.895

0.137

412

467.7

0.935

0.088

414

484.5

0.969

-0.121

416

495.5

0.991

-0.400

точки

X, мм

Х<Х,отн

Р

100

0

0

-0.501

101

3.5

0.007

-0.645

103

10

0.02

-0.617

105

20

0.04

-0.583

107

30

0.06

-0.609

109

42.5

0.085

-0.615

111

55

0.11

-0.549

207

75

0.15

-0.681

209

100

0.2

-0.653

211

150

0.3

-0.687

213

200

0.4

-0.687

215

250

0.5

-0.705

217

300

0.6

-0.670

219

350

0.7

-0.716

221

400

0.8

-0.764

409

419.5

0.839

-0.565

411

437.7

0.875

-0.675

413

457.7

0.915

-0.692

417

491.5

0.983

-0.663

100... 111 - предкрылок; 202...221 - основная часть; 402...417- закрылок.

Чётные - нижняя поверхность, нечетные - верхняя поверхность.

По этим значениям построим график распределения давления по нижней и верхней поверхностях.

Рис1. Для табл1,2.

Рис2 для табл. 3,4.

По формуле :

 

Определим Fy c первого и второго рисунка,  Fy1=0,846

Fy2=0,78

Найдем величину подъемной силы:

У= Fy/мх*мп

мх=1/25;

мп=1/50;

У1=0,95/0,02*0,04=986

У2=0,846/0,02*0,04=975

Су1=2*1700/1,29*50*50*1=0,65

Су2=0,61

Выводы: В ходе данной работы были получены два графика распределения давления по поверхности профиля, после чего был высчитан коэф. Су Данный эксперимент был проведен при угле атаки равному -5,6 градусов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57820. Використання синонімів у мовленні. Україна козацька 135 KB
  Мета: Закріпити знання з теми „Синоніми”; Розвивати вміння опрацьовувати додаткові джерела, вести пошукову діяльність; Виховувати духовну культуру, повагу до історичного минулого, гордість за свій народ.
57821. Сірники: історія та шляхи модернізації 312 KB
  Вивчити склад, особливості розвитку й розміщення сірникової промисловості світу, розширити знання з історії добування сірників, географії їх поширення, з’ясувати на основі вивчених властивостей сполук неметалів екологічні наслідки сірникової промисловості...
57822. Системи лінійних нерівностей з однією змінною 68.5 KB
  Організаційний етап привітання перевірка присутніх на уроці На минулих уроках ми зупинилися на розв’язуванні лінійних нерівностей з однією змінною. І напевно кожний із вас зрозумів що для того щоб правильно і швидко розв’язувати завдання потрібно багато працювати...
57823. Разработка слайдовой презентации 1.06 MB
  Электронная страница презентации слайд Демонстрация презентации показ III. Компьютерный практикум Создание слайдовой презентации Слово учителя: На рабочих столах в папке Материалы для...
57824. Математика від «Смішариків» 546 KB
  Та для подальшої роботи нам необхідно розділитися на команди – нехай це буде за рядами кожен учитель вирішує сам як поділити клас. Учитель. Учитель вивішує на дошку завдання Учитель....
57825. Sport 148.5 KB
  Wie ihr verstanden habt, treiben nicht alle Sport. In meiner Kindheit habe ich Sport nicht getrieben, nur in den Sportstunden. Ich habe Klavier gespielt, im Schulchor gesungen.
57826. Роль ссавців у екосистемах, їх значення для людини. Охорона ссавців. Тваринництво 148.5 KB
  Мета: розширити знання учнів про ссавців; розкрити їх значення у екологічних системах; забезпечити засвоєння знань про біологічну роль ссавців на планеті; узагальнити знання учнів про роль ссавців у природі та значення їх у житті людини...
57827. Урок-суд «Сталин – кто он?» 137 KB
  ЦЕЛЬ: обобщить и закрепить знания учащихся по теме «СССР в 30-е годы ХХ века», рассмотреть основные направления внутренней и внешней политики в этот период развития СССР на примере деятельности исторической личности Иосифа Виссарионовича Сталина...
57828. Запліднення. Генетичне визначення статі. Вагітність 72.5 KB
  Основне поняття: сперматозоїд яйцеклітина овуляція запліднення вагітність зигота ембріон плід плацента хромосоми. Робота в парах Слайд 3 Обличчям до обличчя один – у двох усі разом Девіз: Думати працювати у парі обмінюватися думками...