Лабораторная работа мжг 3 "Лобовое сопротивление одиночного цилиндра при поперечном обтекании" Студент гр 232322 Миляев И. А

• Название: Лабораторная работа мжг 3 "Лобовое сопротивление одиночного цилиндра при поперечном обтекании" Студент гр 232322 Миляев И. А
• Дата: 17.05.2019
• Размер: 371.69 Kb.
• Имя файла: 3_laba.docx
• Тип: Лабораторная работа; #77556

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

Институт Энергетики и Транспортных Систем

Кафедра “Теплофизика энергетических установок”

Лабораторная работа МЖГ 3

“Лобовое сопротивление одиночного цилиндра при поперечном обтекании”

Студент гр 23232/2 _____________ Миляев И.А.

Студент гр. 23232/2______________ Богословский М.А.

Преподаватель ______________________Коршунов А.В

Санкт-Петербург

2019

Введение: Работа посвящена экспериментальному определению лобового сопротивления одиночного цилиндра в зависимости от числа Рейнольдса. Лабораторная установка обеспечивает изменение числа Рейнольдса в диапазоне 10³-10⁴. Силу лобового сопротивления можно приравнять к силе сопротивления давления, полагая, что силу сопротивления трения можно считать пренебрежимо малой.

Описание установки:



Рисунок – Схема лабораторной установки

Поперёк потока установлен цилиндр 2 диаметром d = 20 мм и высотой - 219 b = 90 мм. Для измерения давления p на боковой поверхности цилиндра выполнено радиальное отверстие диаметром 0,5 мм, соединенное с микроманометром 4. К торцу цилиндра прикреплён диск 3 с лимбом для отсчета угла поворота цилиндра. Поворачивая цилиндр вместе с отверстием, можно измерить зависимость давления p от азимутального угла .



Рисунок - Схема микроманометра с наклонной трубкой

Результаты эксперимента:

Номер режима	Угол θ, град
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170	180
	Показания микроманометра li, мм сп. ст.
1	2	2	2	2	3	4	5	6	6	6	6	6,5	7	7	7	7	7	7	7
2	3	2	3	4	5	6	7	7	7	7	6,5	6	6	6	6	7	7	7	7
3	3	3	4	6	8	7	12	14	15	15	15	15	15	16	16	17	17	17	16
tокр= 25оС; pатм= 755 мм рт.ст.

Обработка результатов:

1. 
   Плотность воздуха
   

2. 
   Скорость набегающего давления идеальной жидкости
   

3. 
   Число Рейнольдса
   

4. 
   коэффициент давления в зависимости от азимутального угла θ:
   

Результаты расчётов

I режим

θ, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
l, мм сп. ст.	2,00	2,00	2,00	2,00	3,00	4,00	5,00	6,00	6,00	6,00
pi, Па	1,96	1,96	1,96	1,96	2,94	3,92	4,90	5,89	5,89	5,89
	0	0	0	0	-0,5	-1	-1,5	-2	-2	-2
cosθ	0	0	0	0	-0,383	-0,64	-0,75	-0,68	-0,35	0

100	110	120	130	140	150	160	170	180
6,00	6,5	7,00	7,00	7,00	7,00	7,00	7,00	7,00
5,89	6,37	6,86	6,86	6,86	6,68	6,68	6,68	6,68
-2	-2,25	-2,5	-2,5	-2,5	-2,5	-2,5	-2,5	-2,5
0,34	0,769	1,25	1,60	1,90	2,16	2,35	2,46	2,5

II режим

θ, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
l, мм сп. ст.	3,00	2,00	3,00	4,00	5,00	6,00	7,00	7,00	7,00	7,00
pi, Па	2,94	1,96	2,94	3,92	4,90	5,88	6,86	6,86	6,86	6,86
	0,25	0,5	0,25	0	-0,25	-0,5	-0,75	-0,75	-0,75	-0,75
cosθ	0,25	0,49	0,23	0	-0,19	-0,32	-0,375	-0,25	-0,13	0

100	110	120	130	140	150	160	170	180
6,5	6,00	6,00	6,00	6,00	7,00	7,00	7,00	7,00
6,37	5,87	5,88	5,88	5,88	6,87	6,87	6,67	6,67
-0,62	-0,5	-0,5	-0,5	-0,5	-0,75	-0,75	-0,75	-2,5
0,10	0,17	0,25	-0,32	0,38	0,64	0,73	0,73	0,75

III режим

θ, град	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
l, мм сп. ст.	3,00	3,00	4,00	6,00	8,00	10,00	12,00	14,00	15,00	15,00
pi, Па	2.94	2.94	3.92	5.89	7.85	9.81	11.77	13.73	14.72	14.72
	0.5	0,5	0.33	0	-0.33	-0,67	-1	-1.33	-1.5	-1.5
cosθ	0,5	0,49	0,31	0	-0,25	-0,43	-0,5	-0,46	-0,26	0

100	110	120	130	140	150	160	170	180
15,00	15,00	15,00	16,00	16,00	17,00	17,00	17,00	16,00
14.72	14.72	14.72	15.7	15.7	16.68	16.68	16.68	15.7
-1.5	-1.5	-1,5	-1.67	-1.67	-1.83	-1.83	-1.83	-1.67
0.26	0.51	0.75	1.07	1.28	1.58	1.72	1.81	1.67

Номер режима	w∞, м/с	Re	Сx	Cx по данным Рис. 3.
1	1,68	2153	3,59	1,1
2	2,38	3050	1,08	1,1
3	2,91	3730	2,44	1,1

Рисунок Коэффициент сопротивления цилиндра

Вывод: Согласно полученным экспериментально значениям коэффициента лобового сопротивления, не наблюдается зависимости от режима течения (Re), что не совпадает с теорией, когда при увеличении Re увеличивается C_X. Эти результаты можно обосновать нехваткой времени на выравнивание t^o спирта в манометре, вследствие чего полученные данные не соответствуют действительным.
   “ При рабочем положении прибору сообщается разность давлений, подлежащая измерению, вследствие чего мениск жидкости переместится в новое положение, а потом берется отсчет нового положения мениска. Величина перемещения мениска в наклонной трубке определяет заданную разность давлений.”

Мениск жидкости ни разу не был на нуле. С большой вероятностью на установке один из полюсов не сообщался с атмосферой, следовательно, прибору сообщалась ложная разность давлений, из-за чего значения кардинально отличались от теоретических.

Так же жидкостный микроманометр имеет большое число возможных погрешностей из-за сложного устройства, что делает прибор “относительным”.