3. Описание лабораторной установки.

Схема установки для испытания сопла Лаваля показана на рис. 13.1. Сопло соединяется с ресивером (камерой), в котором поддерживается постоянное давление . Необходимая величина обеспечивается соответствующей подачей воздуха в ресивер. Количество подаваемого воздуха можно изменять с помощью регулятора давления, соответственно увеличивается или уменьшается величина давления .

Рис. 13.1. Схема установки для испытания сопла Лаваля [1]

Для измерения статического давления вдоль стенки сопла сделаны приемные отверстия (рис. 13.2), давление через которые подается на манометры, смонтированные на одном щите.

Рис. 13.2. Сопло Лаваля [1]

4. Порядок проведения опытов [1].

1. С помощью регулятора давления устанавливается необходимое давление в ресивере .

2. Записываются показания манометров, соединенных с приемными отверстиями, расположенными вдоль стенки сопла.

3. Измерения производятся для нескольких давлений в ресивере, однако р₀ не должно превышать максимального значения в 38 атм. Показания вносятся в табл. 13.1.

Таблица 13.1 – Регистрация опытных данных [1]

5. Обработка экспериментальных данных.

1. Найти распределение чисел М вдоль сопла по формуле

где – площадь минимального (критического) сечения сопла.

Расчет произвести в восьми сечениях: а) на выходе; б) в критическом сечении сопла; в) три точки в дозвуковой части сопла;

г) три точки в сверхзвуковой части сопла.

2. Пользуясь газодинамическими функциями, определить в выделенных сечениях отношения:

;

;

;

;

,

Здесь индексом «0» обозначены параметры торможения (в камере сгорания, в ресивере аэродинамической трубы), а величина определяется формулой

.

3. Построить графики изменения чисел ,,,,,вдоль сопла.

4. На основе замеренных данных построить график распределения давления вдоль сопла. Провести сравнение экспериментальных данных с результатами расчета. Здесь нельзя забывать, что замеренные значения давления представляются в абсолютных единицах (но не в избыточных). Сравнить на графике полученные данные с результатами расчета.

5. Построить абсолютные значения скорости и давления вдоль стенки сопла.

6. Определить величину расхода газа через сопло по формуле

.

7. Определить величину реактивной силы, развиваемой соплом, по формуле

или

,

где индекс «а» соответствует выходному сечению сопла, а индекс «н» – значениям в окружающей среде.

7. Контрольные вопросы:

1. Поясните следующие основные характеристики газовых потоков: число Маха, коэффициент скорости, безразмерная скорость.

2. Запишите формулу Сен-Венана и Вентцеля для определения скорости газового потока.

3. Поясните следующие основные характеристики сопла Лаваля: расход газа, реактивная сила, создаваемая соплом.

Лабораторная работа № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРОФИЛЯ ТУРБИННОЙ ЛОПАТКИ

1. Краткое описание работы, ее цель.

Цель работы – замерить распределение давления по поверхности профиля турбинной лопатки (крыла) и, используя эти опытные данные, найти аэродинамические коэффициенты: лобового сопротивления , подъемной силы , момента тангажа , а также определить местонахождение центра давления [1].

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Взаимодействие газового потока с обтекаемым телом, силовые реакции. Крыловые профили и их характеристики. Взаимодействие крыловых профилей с потоком. Распределение давления на лобовой и кормовой частях профиля. Аэродинамическая сила и ее составляющие – сила лобового сопротивления и подъемная сила. Аэродинамические коэффициенты. Момент тангажа. Центр давления крылового профиля.

Литература: [1, с.121-136], [7, с.140-148], [12, с.488-490].

3. Описание лабораторной установки.

Работа проводится на аэродинамической трубе дозвуковых скоростей. Модель прямоугольного в плане крыла (постоянного во всех поперечных сечениях профиля) подвешивается на растяжках в рабочей части трубы (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Схема эксперимента [1]

В среднем сечении крыло дренировано. Каждое отверстие дренажа на крыле герметически связано с верхним концом трубки батарейного манометра. При обдуве крыла воздушным потоком на крыле устанавливается некоторое распределение давления. Это распределение с той или иной степенью точности, зависящей от числа точек дренажа, чистоты обработки приемных отверстий и т.д., можно определить замером давлений во всех точках дренажа. Если при этом в -м отверстии на крыле устанавливается положительное избыточное давление, то уровень жидкости в -й трубке манометра опускается ниже нулевой отметки; если же избыточное давление отрицательно (разрежение в этой части крыла), то уровень жидкости поднимается. Высота изменения уровня жидкости в-й трубке манометра –. Одновременно с фиксацией давления в различных точках крыла замеряется скоростной напор с помощью трубки Пито – .