Исследование поперечного отрывного обтекания ци…


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт- Петербургский государственный университет
аэрокосмического приборостроения
Отчёт проверил ___________________ _____________
(Фамилия И.О.) (подпись, дата)

Оценка: __________
ОТЧЁТ
о Лабораторной работе
по курсу «Прикладная гидроаэродинамика и термогазодинамика»
Исследование поперечного отрывного обтекания цилиндра
Отчёт выполнил
Студент гр. №1921 Стрижак И. С. _____________
(подпись, дата)
Санкт-Петербург
2011
I. Цель работы.Экспериментальным путем определить характер поперечного обтекания кругового цилиндра, найти распределение давления по поверхности цилиндра в его среднем сечении и рассчитать силу сопротивления давления на цилиндр, используя опытные данные. Сравнить полученные результаты с эталонными для такого же цилиндра.
II. Описание лабораторной установки.
208026047244000Установка для исследования распределения давлений по поверхности цилиндра (рис. 1) представляет собой полый цилиндр радиуса r = 35 мм, длиной L = 210 мм. Цилиндр установлен на оси
Схема лабораторной установки. Рис. 1.
y, соединенной посредством шестеренчатой передачи с рукояткой и стрелкой. При повороте рукоятки изменяется угол между осью потока и радиусом, проходящим через отверстие на цилиндре. К этому отверстию с внутренней стороны припаян штуцер и подсоединена трубка, при помощи которой подается давление на микроманометр. Статическое давление в потоке p∞ определяется на внутренней поверхности сопла аэродинамической трубы. Разность pM-p∞ устанавливается высотой столба жидкости в микроманометре, поэтому справедливо:
pM-p∞=h2γ2где h2 - высота столба жидкости в микроманометре, соединенном с цилиндром; γ2 - ее объемный вес.При наклоне трубки микроманометра к горизонту под углом будем иметь:
pM-p∞=γ2l2sinψ2До проведения опыта необходимо установить цилиндр по отношению к набегающему потоку так, чтобы отверстие было направлено строго навстречу потоку, а стрелка показывала по шкале 0°. Давление с поверхности цилиндра передается на резервуар микроманометра, а статическое давление потока - на трубку микроманометра.
По показаниям микроманометра, соединенного с ПВД, производится расчет скорости в свободном потоке V∞. В процессе работы при повороте цилиндра показания микроманометра, соединенного с цилиндром, будут падать и окажется необходимым поменять местами трубки, подводящие давление от цилиндра к манометру. Следовательно, нужно будет учесть изменение знака разности давлений.
В результате проведения опыта экспериментальные данные дают возможность рассчитать коэффициент давления CP:
CP=pM-p∞ρV∞22Теоретический коэффициент давления при обтекании цилиндра потенциальным Потоком (без учета вязкости), в котором местная скорость определяется по формуле Vi=2V∞sinΘ, имеет вид
CPтеор=1-4(sinΘ)2III. Рабочие формулы.
1) V∞=φпвд2γlпвдsinψρ=1.022*8600*0.106*sin601.2=37 [мс] – скорость набегающего потока
2) CP=pM-p∞ρV∞22 – коэффициент давления
3) CPтеор=1-4(sinΘ)2 – теоретический коэффициент давления
4) Cxa=0πCPcosθdθ=∆θ119CPcosθ=π18f1+f192+f2+...+f18 – коэффициент сопротивления цилиндра
5) Re=V∞dν – число Рейнольдса
6) X=CxaρV∞22S – сила сопротивления
7) S=2rL – площадь среднего сечения цилиндра
8) M=Va – число Маха
IV. Результаты измерений и вычислений.
Экспериментальные данные. Табл. 1.
Θ, град. lПВД, м li, м (цилиндра) pM-p∞=γ2l2sinψ2CPCPтеор0 0.108 0.106 789.47 0.961 1
10 0.108 0.105 782.02 0.952 0.879
20 0.108 0.089 662.86 0.807 0.532
30 0.108 0.056 417.08 0.508 0
40 0.108 0.016 119.17 0.145 -0.653
50 0.108 -0.027 -201.09 -0.245 -1.347
60 0.108 -0.056 -417.08 -0.508 -2
70 0.108 -0.062 -461.76 -0.562 -2.532
80 0.108 -0.044 -327.7 -0.399 -2.879
90 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 -3
100 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 -2.879
110 0.108 -0.044 -327.7 -0.399 -2.532
120 0.108 -0.045 -335.15 -0.408 -2
130 0.108 -0.045 -335.15 -0.408 -1.347
140 0.108 -0.044 -327.7 -0.399 -0.653
150 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 0
160 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 0.532
170 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 0.879
180 0.108 -0.043 -320.26 -0.39 1
γ = 8600 Н/м3
ψ = 60˚
ρ = 1.2 кг/м3
ϕ =1.02
ν = 1.4607*10-5 м2/с

Коэффициент давления. График 1.
Re = 1.773*105
Расчёт силы сопротивления давления.
Вариант №2:
H = 1 км
V = 20 м/с
r = 0.2 м
L = 2 м
По таблице стандартной атмосферы определяем:
ρ = 1.11166 кг/м3
ν = 1.5813*10-5 м2/с
a = 336.435 м/с
Cxa=π180.961*cos0°+(-0.39)*cos180°2+0.879*cos10°+...+-0.39*cos170°=0.821X=0.8211.11166*2022*2*0.2*2=146 НM=20336.435=0.0594Re=20*0.41.5813*10-5=5.059*105V. Итоги и выводы.
В лабораторной работе экспериментальным путём был определён характер поперечного обтекания кругового цилиндра, найдено распределение давления по поверхности цилиндра в его среднем сечении и рассчитана сила сопротивления давления на цилиндр. При заданных условиях число Рейнольдса влияет на коэффициент сопротивления.


Приложенные файлы

  • docx 6953772
    Размер файла: 600 kB Загрузок: 3

Добавить комментарий