Лабораторные работы / Лабораторная работа №4 -Дейнированное крыло / Методичка по лабе 4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

Кафедра теории корабля и гидромеханики

Экспериментальные исследования распределения давления на профиле крыла

Методические указания к лабораторной работе по аэродинамике самолета для студентов специальности самолето- и вертолетостроение всех форм обучения

Нижний Новгород 2014

Составители: А.А. Болотин, А.Н Попов

УДК 533.69.01

Экспериментальные исследования распределения давления по профилю крыла: метод. указания к лаб. работе по аэродинамике самолета для студентов специальности самолето- и вертолетостроение всех форм обучения /НГТУ; сост.: А.А. Болотин, А.Н, Попов, Н.Новгород, 2014. - 7 с.

Изложены краткие сведения, касающиеся распределения давления воздуха на профиле крыла самолета. Дано описание экспериментальной установки. Даны указания по выполнению лабораторной работы и обработке результатов испытаний.

Научный редактор Е.М. Грамузов

Редактор Э.Б. Абросимова

Подписано к печати 01.01.2014 Формат 60 х 84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Печ. л. 0,75. Уч.-изд. л. 0,5 .

Тираж 100 экз. Заказ .

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.

Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

университет им. Р.Е.Алексеева. 2014

2

1. Цель работы

Целью работы является исследование распределения давления воздуха на верхней и нижней поверхности профиля крыла при испытаниях его в аэродинамической трубе.

2. Краткие сведения из теории

При решении многих практических задач аэродинамики необходимо знать характер распределения давлений воздуха по поверхности профиля крыла. Используя принцип обращенности движения, рассмотрим обтекание неподвижного профиля потоком воздуха, набегающего на него со скоростью V0. Обозначим давление на бесконечности перед телом в невозмущенном потока p0. Используя уравнение Бернулли, определим избыточное давление вдоль поверхности профиля.

Линия тока ABDFG, идущая из бесконечности, разветвляется на теле в точке B (рис 1), обтекает верхнюю кромку профиля, соединяется в кормовой точке F и уходит в бесконечность (точка G).

Рис 1

Определим характер изменения скорости и давления вдоль этой линии тока. Запишем уравнение Бернулли для точки А и произвольной точки на линии тока.

Избыточное давление в произвольной точке

3

Приведем данное уравнение к безразмерному виду, разделив обе его

где p - безразмерная величина, называемая коэффициентом давления.

В бесконечности перед телом (точка А) V=V0 и p=p0, т.е p =0. По мере приближения частицы жидкости к телу ее скорость непрерывно падает и, следовательно, увеличивается p , как показано на рис 1. В точке В носовой оконечности, где происходит разветвление линий тока, скорость жидкости V=0. Линия тока в этой точке подходит нормально к телу, следовательно, скорость частицы жидкости, согласно условию непротекания, равна нулю. Коэффициент давления в этой точке p =1. Далее вдоль поверхности тела скорость потока возрастает. В какой-то точке С скорость жидкости будет равна скорости набегающего потока и коэффициент давления обратится в нуль p =0. За этой точкой в районе максимальной толщины тела, где стеснение потока наибольшее, располагается область, в которой скорость жидкости больше скорости набегающего потока. В этой области p <0, т.е. это зона разрежения. В точках за максимальным сечением тела (точка D) скорость начинает уменьшаться, а p увеличиваться. В точке Е скорость достигает скорости набегающего потока p =0, а в точке F на кормовой оконечности происходит соединение линий тока, скорость принимается равной нулю. В дальнейшем вдоль линии тока наблюдается непрерывное изменение скорости до значения V0, и коэффициент давления изменяется от единицы до нуля.

На нижней поверхности двояковыпуклого профиля при угле атаки равном нулю, коэффициент давления меняется так же, как и на верхней поверхности. Если профиль несимметричный и нижняя поверхность имеет меньшую кривизну, чем верхняя, то на ней реализуется меньшее разрежение, чем на верхней. Разность давлений дает подъемную силу.

При увеличении угла атаки разрежение на верхней поверхности профиля увеличивается, а на нижней – уменьшается, и на ней создается избыточное давление. Разность давлений увеличивается, подъемная сила возрастает.

4

3. Описание лабораторной установки

Исследование распределения давления по профилю проводится в аэродинамической трубе кафедры теории корабля и гидромеханики. Подробное описание аэродинамической трубы приведено в [1], с ним необходимо ознакомиться перед началом работы. Экспериментальная установка представляет собой крыло, установленное на аэродинамические весы. Для определения распределения давления на верхней и нижней поверхностях профиля крыла в диаметральной плоскости сделаны отверстия вдоль хорды. Данные отверстия при помощи гибких трубок соединены с пьезометрами (рис 2), которые в свою очередь объединены в два блока: для верхней и для нижней кромки профиля.

Рис 2

4.Порядок проведения работы

1.Ознакомиться с устройством, оборудованием и принципом работы аэродинамической трубы.

2.Ознакомиться с приборами и принципом измерения давления и скорости потока.

3.Установить крыло на весы под нулевым углом атаки.

4.Определить характеристики воздуха в трубе и окружающей среде: давление, температуру и плотность.

5.Зафиксировать начальные показания пьезометров.

6.Включить вентилятор аэродинамической трубы и установить расчетное значение скорости потока при помощи чашечного манометра.

7.Снять показания пьезометров h (мм) и занести их в таблицу (прил. 1).

5

8. Повторить опыт для той же скорости потока 4-5 раз, увеличивая угол атаки до закритического.

9.Вычислить значения коэффициента давления p и занести результаты расчета в таблицу (прил. 1).

10.Построить для каждого угла атаки эпюру распределения коэффициента давления вдоль верхней и нижней кромки профиля.

Список литературы

Исследование характеристик крыла в аэродинамической трубе: метод. указание к лаб. работе по гидромеханике для студентов кораблестроительных специальностей всех форм обучения / НГТУ; сост.: Болотин А.А, Попов А.Н, Чеботаев В.Ф., Н.Новгород, 1997

6

Отчет по лабораторной работе №4

Экспериментальные исследования распределения давления по профилю крыла.

Показания пьезометров на верхней кромке крыла hН

hН= hН- h0Н

pН 20 hВ/ ρ V2

Необходимо заполнить таблицу при каждом угле атаки и построить эпюру распределения давления по верхней и нижней кромке крала при каждом угле атаки.

7