назад

2. Лабораторные работы

В этой части описаны лабораторные работы по аэрогазодинамике сверхзвуковых скоростей. Следует иметь ввиду, что эти работы, связанные с использованием сосудов, трубопроводов и стенда под высоким давлением (до 250 атм), относятся к категории работ повышенной опасности. Поэтому перед проведением этих работ необходим инструктаж по технике безопасности. Лабораторные работы выполняются группами по 5 … 6 человек.

Требования к оформлению лабораторных работ

Вся подготовительная работа, включающая ознакомление с теоретической частью, вычерчивание таблиц для записи результатов эксперимента и др., должна выполняться заранее.

Правильно оформленный отчет по лабораторной работе должен включать:

0. схематический чертеж установки с кратким описанием;

1. основную идею работы;

2. краткое изложение теоретического материала , расчетные формулы;

3. примеры расчета одного значения каждой вычисляемой величины;

4. таблицы с результатами прямых измерений и расчетными параметрами;

5. итоговые результаты эксперимента, иллюстрированные графическими зависимостями, и выводы.

Как правило, графические зависимости в аэрогазодинамике – плавные кривые без резких изломов (исключения оговариваются). Экспериментальные точки из-за ошибок измерений не ложатся на кривую этих зависимостей, а группируются вокруг нее случайным образом. Поэтому гладкие кривые, соответствующие физическим зависимостям, следует проводить в соответствии с идеей метода наименьших квадратов (МНК).

В условиях студенческого лабораторного практикума вычисление коэффициентов для кривых по МНК не требуется, а кривые на графике проводятся на глаз, так, чтобы примерно выполнялось требование МНК о минимуме суммы квадратов расстояний от точек до кривой.

В качестве осей координат следует использовать прямоугольную систему координат. За единицу масштаба разумно выбирать числа, кратные 5, 10, 20, 40, 50 мм. На осях координат наносят метки, соответствующие цифровым значениям крупных единиц масштаба, и около них (вне графика) надписи.

Экспериментальные точки наносятся на чертеж в обязательном порядке и проводится аппроксимирующая кривая. Кривые должны занимать практически все поле чертежа. График должен быть наглядным и приемлемым с эстетической точки зрения.

Лабораторная работа 1 назад

Определение числа Маха сверхзвукового потока

Цель работы

1. Определить число Маха потока в рабочей части аэродинамической трубы путем измерения давлений и по теневой фотографии обтекания клиновой поверхности.

2. Сравнить между собой полученные различными методами результаты определения числа Маха.

Оборудование

Рис. 26. Схема установки к работе № 1

Лабораторная работа выполняется на установке, схема которой представлена на рис. 26. Воздух из системы высокого давления (250 атм) подается к пневмоуправляемому редуктору, где понижается до необходимой величины, и поступает в форкамеру АДТ 1. Контроль параметров состояния воздуха в форкамере (T₀, p₀) осуществляется по показаниям: манометрического термометра 2, соединенного с датчиком температуры 3, и пружинного манометра 4, соединенного с приемником полного давления 5. Одновременно полное давление в форкамере p₀₁ регистрируется индуктивным датчиком давления ДД-10 6. На фланце форкамеры закрепляется исследуемое сверхзвуковое сопло 7. Для измерения давления торможения за скачком p₀₂ в сверхзвуковом потоке рабочей части АДТ используется приемник полного давления 8, который при помощи координатного устройства помещается в заданную точку поля рабочей части. Приемник давления 8 соединен с индуктивным датчиком давления ДД-10 9. Электрический сигнал с датчиков давления 6 и 9, пропорциональный величине измеряемого давления, поступает через усилитель 10 на разъем аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 11 персональной электронно-вычислительной машины 12. В АЦП происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код, который заносится в массив данных памяти машины. При определении числа Маха оптическим методом в поле рабочей части вводится специальный насадок 13 в виде клина с углом  = 20 (рис. 26, б). Качественная картина обтекания клина сверхзвуковым потоком наблюдается с помощью оптического прибора ИАБ-451 14 и фиксируется на фотографическую пленку 15. Клиновой насадок позволяет определять и статическое давление p₁. Для этого приемник статического давления соединяется с датчиком давления 16.

Перед проведением каждой из лабораторных работ проводят тарировку датчиков давления. В процессе тарировки на датчик подается контролируемое по манометру давление и одновременно снимается напряжение на разъеме АЦП. Набор данных, соответствующих разным значениям давления, аппроксимируется полиномом 1 … 3-й степени. Коэффициенты полинома используются программой при расчете давления по полученным в процессе измерения величинам напряжений с датчиков давления.