1. Дослідження обтікання циліндра дозвуковим потоком

Мета роботи:

Ознайомитися із структурою дозвукового потоку уздовж обводів циліндра і впливом на неї числа Рейнольдса, за допомогою візуального спостереження у спеціальній аеродинамічній трубі і продуванням циліндра на лабораторному стенді.

Вивчити устрій аеродинамічної труби і обладнання для візуалізації повітряного потоку димовим способом.

1.1. Обтікання тіл при дозвукових швидкостях. Загальні положення.

На тіло, що обтікається потоком газу, діють сили тиску і дотичні сили тертя. Результуюча цих сил є повною аеродинамічною силою. При вивченні плоского обтікання, аеродинамічну силу прийнято представляти двома складовими: Р_х і Р_у (рис. 1.1). Як відомо, складову Р_х,, напрям якої співпадає з напрямом швидкості натікаючого потоку, називають силою лобового опору, а складову Р_у, нормальну до вектора швидкості натікаючого потоку, прийнято називати підйомною силою або силою Жуковського [1].

М

Рисунок 1.1

аючи на увазі походження сили Р_х, лобовий опір підрозділяють на опір тертя і опір тиску. Таке розділення, не дивлячись на деяку умовність, дуже зручне при розрахунку опору.

Тіло, яке знаходиться в потоці, створює збурення. В результаті цього в області, прилеглій до тіла, міняються параметри течії. Розподіл тиску на поверхні тіла залежить від його форми, орієнтування в потоці і від швидкості незбуреного потоку. Від цих факторів також залежить розподіл сил тертя на поверхні тіла. Розподіл тиску по поверхні тіла характеризується коефіцієнтом тиску.

Рисунок 1.2 I - Rе=157200; II - Rе=2515300; III - Rе = 298500; IV - Rе=424500.

Дуже складним є обтікання тіл, які погано обтікаються. Такими називаються тіла, які в будь-якому положенні обтікаються з відривом потоку. Для таких тіл, навіть при малих швидкостях, значну частину повного опору складає опір тиску.

Специфічні особливості спектру відривного обтікання можна прослідити на прикладі кулі або циліндра.

На рис. 1.2 приведено криві розподілу тиску по обводу кулі при числах Маха близьких до нуля (М≈0, нестислива рідина) для різних чисел Рейнольда ( ). На відрізку від передньої критичної точки до точки М тиск уздовж обводу кулі різко знижується (конфузорна область), а потім за міделевим перетином спостерігається зростання тиску (дифузорна область). У деякій точці S відбувається відрив приграничного шару (рис. 1.3 та рис. 1.4), за лінією відриву тиск практично не змінюється.

При малих швидкостях значний вплив на розподіл тиску надає число . Можна відзначити, що із зростанням числа тиск в точці М зменшується, а в точці S - збільшується, а також має місце зміщення точок М і S по потоку [1].

Рисунок 1.3	Рисунок 1.4