Зависимость расхода от угла скоса. Отчет по лабораторной работе 1 по дисциплине Механика жидкости и газа

• Название: Отчет по лабораторной работе 1 по дисциплине Механика жидкости и газа
• Анкор: Зависимость расхода от угла скоса
• Дата: 10.05.2023
• Размер: 2.55 Mb.
• Имя файла: Laba_1_otchet.doc
• Тип: Отчет; #1119806
• страница: 3 из 7

2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Для создания воздушного потока, в котором можно осуществлять измерения полного и статического давлений, используется малая аэродинамическая труба (рисунок 2).

Краткое описание трубы:

Воздушный поток создаётся вентилятором 4, приводимым в действие электродвигателем 1, проходя через входное устройство 2, оканчивающееся защитной сеткой 3. Для укорочения пути выравнивания поля скоростей и давлений в полноразмерных (крупных) трубах может применяться турбулизатор 5. Для успокоения потока (уменьшения уровня турбулентности) и окончательного устранения закрутки потока применяется спрямляющая решётка 7. Всё закреплено в корпусе 6. В начале сопла 9 и в конце установлены приёмники 8 и 10 статического давления. Результат выводится на U-образные дифференциальные жидкостные манометры 11.



Рисунок 2 - Схема аэродинамической трубы НТБ-16

Так как сопло выполнено в форме конфузора, то поток на выходе будет иметь большую скорость, чем перед ним (то есть большее динамическое давление) и, соответственно, меньшее статическое давление. Действительно, согласно уравнению Бернулли, полное давление в аэродинамической трубе должно сохраняться, а значит, с увеличением динамической составляющей давления статическая уменьшается. Таким образом, статическое давление в сечении приёмника 8 будет больше, нежели чем в сечении 10. Поэтому не следует производить штатное измерение скорости потока, необходимой для теоретической зависимости измеряемых давлений от угла скоса потока.

2.2 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ – ТРУБКА ПИТО

Краткое описание трубки Пито (рисунок 3): для измерения параметров потока (скорости, давления) используется приемник воздушного давления – модифицированная трубка Пито, соединенная с U-образными дифференциальными жидкостными манометрами (рисунок 2). Одна трубка (на рисунке 2 с приёмным отверстием на торце) воспринимает полное давление потока, другая трубка замеряет статическое давление потока. Шланги от обоих приёмников подведены к проградуированным шкалам, где наблюдатель засекает значения.

Схемы подключения: схемы возможного подключения трубки представлены на рисунке 3. По первой схеме производятся два разных замера: полное давление и статическое. По второй производится сразу замер разности. Во втором случае уменьшается погрешность, связанная со снятием показаний со шкалы, так как трубка только одна. Но вторая схема по определению предназначена для замера относительно постоянного давления в ламинарных течениях, и для замера изменяющегося давления в сужающемся сопле она непригодна.



Рисунок 3 – Малоразмерная трубка Пито и схемы возможного подключения

3 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ ИЗМЕРЯЕМОГО ДАВЛЕНИЯ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УГЛАХ СКОСА

3.1 КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Когда вектор скорости направлен параллельно приемнику полного давления, давление в этой точке будет равно давлению частичного торможения , которая зависит от нормальной составляющей скорости потока (рисунок 4).



Рисунок 4 – Иллюстрация направления составляющих векторов скорости для а) статики и б) полного давления

Чувствительность к углу скоса потока: Происходит боковой обдув трубки. Вектор скорости изменяет своё положение относительно приёмника (меняется угол атаки), следовательно, изменяются и составляющие вектора скорости – нормальная и касательная. Так как нормальная составляющая будет принимать новое значение, изменится и зависящее от нее полное давление. Исходя из этого необходимо ввести такую характеристику, как чувствительность к углу скоса, которая равна . По рисунку 4 можно определить зависимость нормальной составляющей от угла атаки для полного (4.1) и статического (4.2) давлений:

;	(4.1)
.	(4.2)

Можно построить график зависимости полного давления от угла скоса потока:

;	(5.1)
.	(5.2)

Рисунок 5 – График зависимости полного давления от угла скоса потока

Нечувствительность к углу скоса потока: из графика видно, что касательная, равная производной , равна нулю при малых углах скоса потока , следовательно, можно сказать, что диапазон нечувствительности к углу скоса потока лежит в этом малом интервале.

Способы уменьшения чувствительности: чувствительность к углу скоса напрямую зависит от конструкции приемника, следовательно, чтобы уменьшить влияние этой характеристики, необходимо применять дефлекторы, которые направляют поток куда нужно, или увеличить проходное сечение.