1.5 Димовий спосіб візуалізації потоку

При аеродинамічних дослідженнях застосовуються способи візуалізації потоку, які дозволяють не тільки спостерігати особливості потоку, але і використовувати фотографування; димовий спосіб, спосіб димлячого дроту, спосіб ”шелковінок”, спосіб газових струменів і сублімації, різні оптичні способи та ін. [3].

Використаний при виконанні лабораторної роботи димовий спосіб заснований на введенні в досліджуваний потік домішки у вигляді крапель керосину. При цьому передбачається, що краплі мають дуже малу інерцію через незначної маси. Це зумовлює їх рух по лініях струму газового середовища. Мала маса крапель також виключає помітний вплив сили тяжіння на їх траєкторії.

Краплі, щоб бути видимими, повинні відображати і розсіювати світло. Діаметр крапель керосину 0,5 мкм, що дорівнює середній довжині хвилі видимої частини спектру світла, тому це найкраще задовільняє цій вимозі.

Схема парогенератора, який працює на керосині, показана на рис.1.4.

Б

Рисунок 1.4

ачок 1, в який залитий керосин, сполучений трубкою з випарником 4. Їх взаємне розташування вибране так, щоб фарфорова трубка 5 з електроспіраллю на ній знаходилася під рівнем Г керосину (принцип сполучених посудин). Пара і краплі киплячого у випарнику керосину витікають через форсунку 3 в камеру змішування 2, в яку по трубці А поступає також повітря від невеликого насоса. Інтенсивність конденсації керосину регулюється напругою, підведеною до затискачів В електричної спіралі. Кількість повітря, що підводиться в камеру змішування, регулюється так, щоб конденсація пари проходила з утворенням крапель, розмір яких близький до 0,5 мкм, що визначається по інтенсивності білого забарвлення суміші в камері. Інтенсивність конденсації залежить від температури пари керосину ( ~ 200°С ), від температури повітря ( ~ 20°С ), що вводиться в камеру, а також від його кількості. Повітря, що додається, не тільки охолоджує пар керосину, але і знижує його парціальний тиск, що також сприяє конденсації. З камери змішування краплі відносяться пароповітряною сумішшю в дренажний бачок 7, де сепаруються найкрупніші з них. У цей же бачок стікає по трубці малого діаметру керосин, що скопився на дні камери змішування. З дренажного бачка по трубці Б виготовлена таким чином добавка візуалізації потрапляє в гребінку, а з неї патрубками діаметром 3 мм вводиться в потік аеродинамічної труби. Залежно від задачі дослідження застосовується гребінка з відстанню між патрубками ( шагом ) 8 або 16 мм.

Перевагою димового способу є постійність в часі картини обтікання потоком моделі, що вивчається, а основний недолік полягає в малих швидкостях потоку, при яких ще зберігається ламінарна течія.

1.6 Опис аеродинамічної труби для візуалізації потоку

Лабораторна установка є аеродинамічною трубою (рис 1.5) відкритого типу з вертикальним потоком [2] .

Рисунок 1.5

Повітря засмоктується з приміщення і викидається вентилятором в атмосферу. Робоча частина 1 труби виконана у вигляді каналу прямокутного перетину. У передній стінці корпусу труби є вікно, яке закрите рамкою зі склом 2. Скло виймається з вікна під час переміщення рамки догори. Бічні стінки корпусу мають подовжні пази зі вставленими в них циліндровими лінзами 10. Світло від двох ламп, що знаходяться в освітлювачах 3, виходить стрічним паралельним промінням через лінзи, освітлюючи середні частини прозорих моделей. На поворотному диску 5 задньої стінки корпусу встановлюються моделі, обтікання яких вивчається. Поверхня задньої стінки корпусу труби і диск обклеєні чорною тканиною, яка поглинає світло. Під робочою частиною труби знаходиться сопло 4 із ступенем стиснення струменя, рівного чотирьом. Таке звуження потоку, що входить в робочу частину труби, сприяє зменшенню початкової турбулентності потоку і збільшенню критичного числа Рейнольдса. На вході в сопло встановлена вирівнююча сітка 7, а на виході з нього, на деякій відстані від входу в робочу частину аеродинамічної труби, розташована гребінка 11, призначена для введення в потік візуалізуючої домішки. Гребінка є симетричною оболонкою обтічної форми, у середині якої знаходиться трубка з двостороннім входом. До цієї трубки припаяні численні патрубки малого діаметру, через які в потік поступає візуалізуюча домішка. На фланець корпусу зверху встановлений вихлопний патрубок 12 з вмонтованими в його коліно направляючими лопатками 13. До фланця коліна вихлопного патрубка приєднана, труба вентилятора (на рисунку не показана), на виході з якого встановлена поворотна заслінка, яка регулює витрату повітря. Вентилятор, крім того, має дві швидкості обертання. Поряд з аеродинамічною трубою на столі розташований парогенератор 6, який сполучений з гребінкою 11.