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/
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/
а
/16/
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/
/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
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.Установить цилиндр таким образом, чтобы ось измерительного отверстия находилась по потоку воздуха. Подсоедините резиновую трубку, идущую от цилиндра к “+” микроманометра
Преподаватель или лаборант включают установку.
Записать показания микроманометра
в лобовой точке а таблицу 1. Повернуть
цилиндр на
и записать показания микроманометра.
Продолжить измерения
через
до полного оборота цилиндра на
.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.
