Описание лабораторной установки

Поток воздуха от вентилятора 1 /рис.3/ из сопла 3 натекает на круглый цилиндр 4. Для измерения давления в корпусе цилиндра имеется отверстие 8. Для измерения скорости служит трубка Прандтля 5, укреплённая на координатнике 6. Давление на поверхности цилиндра измеряется с помощью отверстия 8. Давление и разность давлений измеряется с помощью микроманометра 7.

Рис. 3 Схема установки:

1 – вентилятор, 2,3 – сопла, 4 – цилиндр, 5 – трубка Прандтля, 6 – координатник, 7-микроманометр, 8-отверстие для измерения давления, 9,10 – положение трубки Прандтля в начале и конце опыта.

Измерение скорости и давления

Измерение скорости и давления производится с помощью трубки Прандтля и микроманометра ММН. Методика измерения изложена в указаниях к работе № 16.

/12/

Для измерения распределения давления по поверхности цилиндра резиновая трубка от цилиндра подсоединяется к одному из штуцеров микроманометра, второй сообщается с атмосферой. Тогда,

В формуле /12/ учтено, что , и что давление на поверхности цилиндра может быть как больше, так и меньше атмосферного давления .

Расчётные формулы для и при обтекании кругового цилиндра.

В работе измерение распределения давления и скорости производится при постоянном угле наклона трубки микроманометра. Поэтому постоянные М и А в /12/ и формуле работы №16 /21/ одинаковые для всех измерений. В лобовой точке цилиндра / =0/

/13/

/14/

где - показания ММН при изменении давления в лобовой точке.

И

/15/

спользуя /13/ и /14/ получим, что коэффициент давления

а

/16/

отношение скоростей:

где -показания ММН при измерении распределения давления,

- показания ММН при измерении скорости в следе за цилиндром.

Для цилиндра хора b=d, поэтому формулы /7/ и /10/ можно представить в виде

/17/

/18/

/19/

где

Вследствии симметрии цилиндра, распределение давления по его поверхности так же должно быть симметричным, т.е. давление в точках и должно быть одинаковое /различие возникает вследствии ошибок эксперимента/. Поэтому интеграл /17/ можно представить как сумму двух одинаковых интегралов. Тогда,

/20/

.

Примерный график зависимости от Y изображён на рис.2.

Интеграл /20/ разбивается на три области. В первой области /от 0 до точки К , возраста т.е. поэтому интеграл от 0 до больше 0. Во второй области /от точки К до / , поэтому интеграл от К до меньше 0. В третьей /от до / - , поэтому интеграл от до >0.

/21/

Значения вычисляются по среднему значению в точке и в точке . Таким образом,

/22/

; .

И

/23/

нтегралы /18/ и /21/ в работе вычисляются геометрическим способом по площади под кривой.

/24/

,

,

где S-площадь под кривой, , -площади под кривой по областям 1,2 и 3, -масштабы величин F, , ,Y /количество единиц данной величины в 1 мм по оси соответствующего графика/.

Порядок выполнения работы

1. Проверить положение “0” столбика спирта в измерительной трубки микроманометра. Установить трубку в положение к=0.3. Записать температуру воздуха, атмосферное давление и коэффициент кинематической вязкости воздуха.

2. Установить цилиндр таким образом, чтобы ось измерительного отверстия находилась по потоку воздуха. Подсоедините резиновую трубку, идущую от цилиндра к “+” микроманометра

3. Преподаватель или лаборант включают установку.

4. Записать показания микроманометра в лобовой точке а таблицу 1. Повернуть цилиндр на и записать показания микроманометра. Продолжить измерения через до полного оборота цилиндра на .

5. Установить трубку Прандтля на расстоянии около 100мм от цилиндра на уровне сопла /рис. 3/. Через каждые 5 мм записывать показания микроманометра и расстояние z по шкале координатника. Данные занести в таблицу 2.