4308_tekhnika i metodika aerodinamicheskogo eksperimenta _kaile_56sem_187_chasov

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»

«УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной и методической работе

Д.А. Зубцов

Семестры, формы промежуточной аттестации:

5(Осенний) - Дифференцированный зачет 6(Весенний) - Дифференцированный зачет

Аудиторных часов: 187 всего, в том числе: лекции: 68 час.

практические (семинарские) занятия: 0 час. лабораторные занятия: 119 час.

Самостоятельная работа: 29 час.

Всего часов: 216, всего зач. ед.: 6

Программа обсуждена на заседании кафедры

знать:

технику и методику экспериментальных исследований в аэродинамических трубах с применением тензодинамометров;

методы визуализации течений газа на поверхности.

уметь:

обрабатывать результаты эксперимента в аэродинамической трубе с применением тензодинамометра;

абстрагироваться от несущественного при моделировании реальных физических ситуаций;

пользоваться своими знаниями для решения фундаментальных и прикладных задач и технологических задач;

делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента;

производить численные оценки по порядку величины;

делать качественные выводы при переходе к предельным условиям в изучаемых проблемах;

видеть в технических задачах физическое содержание;

осваивать новые предметные области, теоретические подходы и экспериментальные методики;

получать наилучшие значения измеряемых величин и правильно оценить степень их достоверности;

работать на современном, в том числе и уникальном экспериментальном оборудовании;

эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику для достижения необходимых теоретических и прикладных результатов.

владеть:

навыками освоения большого объема информации;

навыками самостоятельной работы в лаборатории и Интернете;

культурой постановки и моделирования физических задач;

навыками грамотной обработки результатов опыта и сопоставления с теоретическими данными;

практикой исследования и решения теоретических и прикладных задач;

методами определения поправок к результатам измерений первичных преобразователей;

методами учета влияния поддерживающих устройств и границ потока на аэродинамические характеристики моделей летательных аппаратов.

4.Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий

4.2.Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)

Семестр: 5 (Осенний)

1. Введение. Экспериментальные установки ведущих аэродинамических центров мира.

Назначение аэродинамических труб. Аэродинамические центры мира.

2. Первичные преобразователи в аэродинамическом эксперименте.

Определения, системы координат. Техника аэродинамического эксперимента: первичные преобразователи и измерительновычислительные комплексы. Измерение параметров потока. Фиксация ламинарнотурбулентного перехода пограничного слоя.

3. Механические и тензометрические весы.

Устройство и принцип действия механических весов. Трехкомпонентный тензодинамометр. Уравнения измерения.

4.Методика обработки данных тензометрического эксперимента. Методика первичной обработки данных эксперимента с применением тензодинамометра. Поправки на

5.Определение поправок на влияние веса модели и динамометра к показаниям тензодинамометра.

Семестр: 6 (Весенний)

6.Методика вторичной обработки данных весового эксперимента. Поправки на скос потока, донное сопротивление, внутреннее сопротивление протоков, малые изм

7.Техника и методика испытаний в гиперзвуковых трубах.

8.Погрешности измерения в аэродинамическом эксперименте.

9.Влияние границ потока и поддерживающих устройств на аэродинамические характеристики моделей.

10.Влияние границ потока и поддерживающих устройств.

11.Методы визуализации течений газа на поверхности.

Методы визуализации течений газа на поверхности. Классические методы визуализации: метод шелковинок, метод масляной пленки, сублимационные методы, термоиндикаторы плавления, тепловизионный метод, жидкие кристаллы. Цифровые методы визуализации: поверхностная визуализация по изображениям частиц, люминесцентные преобразователи давления, люминесцентные преобразователи температуры, упругие покрытия.

5. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)

Учебная аудитория, оснащенная мультимедиапроектором и экраном, аэродинамическая труба АТ-1, персональный компьютер, тензометрические весы, измерительная система.

6. Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)

Основная литература

1.С.М. Горлин, И.И. Слезингер. Аэродинамические измерения. М.Наука,1964

2.А.К. Мартынов. Экспериментальная аэродинамика. М., Оборонгиз, 1950

3.ЦАГИ – Основные этапы научной деятельности 1993 – 2003. М., Физматлиз, 2003

4.Харитонов А.М. Техника и методика аэрофизического эксперимента. Новосибирск, Из-во НГТУ, 2005

Дополнительная литература

1.Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа М., Наука, 1978

2.В.Г. Микеладзе, В.М. Титов. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет. Справочник. Москва, Машиностроение, 1982

3.А.Р. Горбушин. Метод учета влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов «Ученые записки ЦАГИ», т. XL, № 4, 2009

4.В.В. Богданов, В.С. Волобуев, А.Р. Горбушин. Исследование тепловой динамики тензометрических весов и разработка методов снижения их температурных погрешностей «Ученые записки ЦАГИ», т. XL, № 5, 2009

5.V.I. Biryukov, S.A. Glazkov, A.R. Gorbushin, A.I. Ivanov, A.V. Semenov. Experimental investigation of the effect of nozzle shape and test section perforation on the stationary and non-stationary characteristics of flow field in the large transonic TsAGI T-128 Wind tunnel. The Aeronautical Journal, Volume 109, Number 1092, February 2005

6.S.A. Glazkov, A.R. Gorbushin, A.I. Ivanov, A.V. Semenov. Recent experience in improving the accuracy of wall interference corrections in TsAGI T-128 wind tunnel. Progress in Aerospace Sciences, Pergamon Press, Volume 37, No.3, 2001

7.S.A. Glazkov, A.R. Gorbushin, N.N. Khoziaenko, T.V. Konotop, V.A. Terekhin. Investigation of the rear support interference on the aerodynamic characteristics of the RRJ-95 model in the T-128 transonic wind tunnel. 21st International Congress On Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities, August 29th –September 1st, 2005, Sendai, Japan

8.Crowder J.P.// Handbook of flow visualization. Tufts./ Ed. by Wen Jei Yang. N.Y.: Taylor & Francis, 2001. P. 131.

9.Бражко В.Н. Способ визуализации линий тока на поверхности моделей в аэродинамических трубах.//Труды ЦАГИ, вып.1749, 1976.

10.Obara C.J. Sublimating Chemical Technique for Boundary-Layer Flow Visualization in Flight Testing //J. Aircraft. V.25, No 6, 1988.

11.Ардашева М.М., Боровой В.Я., Давлет-Кильдеев Р.З., Майкапар Г.И., Первушин Г.Е., Рыжкова М.В. Применение термоиндикаторных покрытий в исследованиях теплообмена.//Труды ЦАГИ, вып.1692, 1975.

12.Carlomango G.M., Cardone G., Meola C. Astarita T. Infrared Thermography as a Tool for Thermal Surface Flow Visualization //Journal of Visualization. V.1 No 1, 1998.

13.Schoeler, H.; Application of encapsulated liquid crystals on heat transfer measurements in the

fin-body interaction region at hypersonic speed // AIAA Paper No 78-0777, 1978.

14.Gaudet, L. and Gell, T.G.; Use of liquid crystals for qualitative and quantitative 2-D studies of transition and skin friction.// Proc 13th Int Conf on Instrumentation inAerospace Simulation Facilities, DFVLR, Gottingen, Germany, pp. 66-81, 1989.

15.Mosharov V.E., Orlov A.A., Radchenko V.N. Application of Correlation Analysis in Surface Flow Visualization with Oil Film // Proc. of SPIE / Ed. by Y.N. Dubnistchev, B.S. Rinkevichyus.. Bellingham: SPIE, WA. 2006. V.6262. Р. 62620B.

16.Kulesh V.P., Mosharov V.E., Orlov A.A., Ostroukhov S.P., Radchenko V.N., Application of Pressure Sensitive Paint for Determination of Aerodynamic Loads and Moments on Propeller Blade, // Proc. of SPIE / Ed. by Y.N. Dubnistchev, B.S. Rinkevichyus.. Bellingham: SPIE, WA. 2006. V.6262. P.62620K.

17.Мошаров В.Е., Радченко В.Н., Измерение полей тепловых потоков в трубах кратковременного действия с помощью люминесцентных преобразователей температуры // Ученые записки ЦАГИ, 2007, Т. XXXVIII, №1-2, C.94-101.

18.Fey U., Egami Y., Engler R. H. High Reynolds number transition detection by means of temperature sensitive paint // AIAA Paper 2006-514

19.Hamner M.P. Developing new nano-materials for use pressure-sensitive coatings // Meas. Sci. Technol. 19, 2008

7. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет", необходимых для освоения дисциплины (модуля)

Материалы конференций и симпозиумов по технике и методике аэродинамического эксперимента

8. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости)

На лекционных занятиях используются мультимедийные технологии, включая демонстрацию презентаций.

9. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Студент, изучающий курс «Техника и методика аэродинамического эксперимента», должен с одной стороны, овладеть общим понятийным аппаратом, а с другой стороны, должен научиться применять теоретические знания в эксперименте.

В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление об измерительных системах, применяемых в аэродинамических трубах, а также должен знать методику проведения экспериментальных исследований в аэродинамических трубах.

Успешное освоение курса требует напряжённой самостоятельной работы студента. В программе курса приведено минимально необходимое время для работы студента над темой.

Самостоятельная работа включает в себя:

–чтение и конспектирование рекомендованной литературы;

–проработку учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе), подготовку ответов на вопросы, предназначенных для самостоятельного изучения;

–проведение лабораторных работ;

–подготовку к дифференцированному зачету.

Руководство и контроль за самостоятельной работой студента осуществляется в форме индивидуальных консультаций.

10. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам обучения

Приложение

ПРИЛОЖЕНИЕ

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Семестры, формы промежуточной аттестации:

5(Осенний) - Дифференцированный зачет 6(Весенний) - Дифференцированный зачет

Разработчик: А.Р. Горбушин, к.т.н, доцент

1. Компетенции, формируемые в процессе изучения дисциплины

Освоение дисциплины направлено на формирование у обучающегося следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:

способность использовать базовые знания естественных наук, математики и информатики, основные факты, концепции, принципы теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ОПК-1); способность приобретать новые научные и профессиональные знания, используя современные

образовательные и информационные технологии (ОПК-2); способность к разработке алгоритмических и программных решений в области системного и

прикладного программирования, математических, информационных и имитационных моделей, созданию информационных ресурсов глобальных сетей, образовательного контента, прикладных баз данных, тестов и средств тестирования систем и средств на соответствие стандартам и исходным требованиям (ОПК-3);

способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным исследованиям (ПК-1); способность понимать, совершенствовать и применять современный математический аппарат

(ПК-2);

способность критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости вид и характер своей профессиональной деятельности (ПК-3); способность работать в составе научно-исследовательского и производственного коллектива и решать задачи профессиональной деятельности (ПК-4);

способность осуществлять целенаправленный поиск информации о новейших научных и технологических достижениях в сети Интернет и из других источников (ПК-5).

2. Показатели оценивания компетенций

Врезультате изучения дисциплины «Техника и методика аэродинамического эксперимента » обучающийся должен:

знать:

технику и методику экспериментальных исследований в аэродинамических трубах с применением тензодинамометров;

методы визуализации течений газа на поверхности.

уметь:

обрабатывать результаты эксперимента в аэродинамической трубе с применением тензодинамометра;

абстрагироваться от несущественного при моделировании реальных физических ситуаций;

пользоваться своими знаниями для решения фундаментальных и прикладных задач и технологических задач;

делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента;

производить численные оценки по порядку величины;

делать качественные выводы при переходе к предельным условиям в изучаемых проблемах;

видеть в технических задачах физическое содержание;

осваивать новые предметные области, теоретические подходы и экспериментальные методики;

получать наилучшие значения измеряемых величин и правильно оценить степень их достоверности;

работать на современном, в том числе и уникальном экспериментальном оборудовании;

эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику для достижения необходимых теоретических и прикладных результатов.

владеть:

навыками освоения большого объема информации;

навыками самостоятельной работы в лаборатории и Интернете;

культурой постановки и моделирования физических задач;

навыками грамотной обработки результатов опыта и сопоставления с теоретическими данными;

практикой исследования и решения теоретических и прикладных задач;

методами определения поправок к результатам измерений первичных преобразователей;

методами учета влияния поддерживающих устройств и границ потока на аэродинамические характеристики моделей летательных аппаратов.

3.Перечень типовых контрольных заданий, используемых для оценки знаний, умений, навыков

Промежуточная аттестация по дисциплине «Техника и методика аэродинамического эксперимента » осуществляется в форме экзамена (зачета). Экзамен (зачет) проводится в письменной (устной) форме.

Аттестация по дисциплине «Техника и методика аэродинамического эксперимента» осуществляется в форме дифференцируемого зачета. Дифференцируемый зачет проводится в устной форме.

Перечень контрольных вопросов для дифференцируемого зачета:

1)Оптические методы визуализации можно систематизировать по физическим явлениям, лежащим в их основе: преломление света, рассеяние света, люминесценция, собственное свечение исследуемого объекта. Приведите примеры методов в соответствии с этой систематизацией. В чем преимущество люминесцентных методов.

2)Какие физические явления сопровождают ламинарно-турбулентный переход пограничного слоя, позволяющие осуществить его визуализацию.

3)Назовите методы, с помощью которых можно визуализировать переход погра-ничного слоя, сравните эти методы.

4)Назовите панорамные методы, с помощью которых можно измерить тепловые потоки, сравните эти методы.

5)Назовите методы, с помощью которых можно визуализировать предельные линии тока, сравните эти методы.

6)Как с помощью оптики измерить шарнирный момент на закрылке?

7)Как измерить температуру 2000К и зачем это надо делать?

8)Метод шелковинок: в какой цвет надо красить модель и какого цвета должны быть шелковинки? Выведите формулу для контраста шелковинок при регист-рации картины обтекания на матричный фотоприемник.

9)Типы поддерживающих устройств, преимущества и недостатки. Экспериментальное определение влияния поддерживающих устройств на аэродинамические характеристики моделей

10)Способы моделирования движения летательных аппаратов вблизи взлетнопосадочной полосы

11)Системы координат, используемые в аэродинамическом эксперименте. Взаимное положение связанной системы координат относительно нормальной и скоростной.

12)Фиксация ламинарнотурбулентного перехода пограничного слоя. Метод определения собственного сопротивления турбулизаторов.

13)Датчики для измерения углов тангажа, крена и рыскания. Уравнения измерения. Учет деформации поддерживающих устройств.

14)Термометры сопротивления. Измерение температуры торможения и температуры первичных преобразователей.

15)Измерение полного и статического давления в до-, транс- и сверхзвуковых аэродинамических трубах. Приемники и первичные преобразователи.

16)Схема и принцип работы трехкомпонентных механических весов.