Порядок проведения вычислений

1. По измеренным значениям давлений построить графики , где (d – диаметр модели), а давление

.

Рис. 30. Распределение давления

по поверхности модели

2. Для данного числа и углов атаки рассчитать угол наклона скачка , числа Маха и давления на конусе и за угловой точкой тела. В расчетах параметров на поверхности конуса определяющим является угол местного конуса рассчитываемый по формуле (3.14) или (3.17); в расчетах параметров на поверхности цилиндра – угол . Порядок проведения расчетов и необходимые расчетные формулы приведены в разделе 3.4 теоретической части книги. Для расчета параметров газа на поверхности конуса и угла наклона конического скачка уплотнения воспользоваться графиками, приведенными в приложении.

3. Результаты расчетов нанести на график , и заполнить табл. 7. Примерный вид графика приведен на рис. 30.

Таблица 7

П	Угол атаки
	–40	00	+40
 0
Мк
pк
Mц
pц

Контрольные вопросы

1. Что такое коэффициент давления ?

2. Чему равно значение местной скорости, если = 0, = 1?

3. Какова связь между углами ,  и числом Маха М_ ?

4. Что такое местный конус?

5. Фиктивный угол поворота потока.

6. В чем отличия обтекания клина и конуса сверхзвуковым потоком?

7. Как изменяются скорость и давление вдоль линии тока при обтекании конуса сверхзвуковым потоком?

8. Изложить схему расчета числа Маха за угловым сечением тела.

9. Сущность метода местных конусов.

10. Какое тело (осесимметричное или плоское с одинаковыми углами ) создает меньшее возмущение и почему?

Лабораторная работа № 5 назад

Волновое сопротивление конуса

Цель работы: экспериментальным путем определить величину коэффициента волнового сопротивления острого изолированного конуса и сравнить ее с расчетным значением.

Оборудование

Величину коэффициента лобового сопротивления изолированного конуса можно получить экспериментальным путем двумя методами:

1) измерив распределение статического давления вдоль образующей конуса (включая донную область) – расчетом по зависимости (3.3); в этом случае не учитывается составляющая сопротивления, обусловленная трением;

2) непосредственным измерением силы лобового сопротивления натурного изделия или его модели.

В настоящей работе предлагается определить только коэффициент волнового сопротивления конуса. Поэтому при сверхзвуковых скоростях его обтекания достаточно измерить величину статического давления на конической поверхности и расчетом получить значение Для получения более точной величины измеряют статическое давление не в одной точке поверхности, а в нескольких и рассчитывают по среднему значению давления.

При весовых испытаниях модели с помощью аэродинамических весов, сила лобового сопротивления, измеренная в опыте, будет включать все три составляющие: волновое, донное сопротивление и сопротивление трения. Однако наибольший вклад в суммарную величину лобового сопротивления при сверхзвуковых скоростях принадлежит , так для при составляет практически 90% от полного значения . Кроме того, изолировав донную область конуса от внешнего потока, можно существенно уменьшить (или даже исключить совсем) донное сопротивление. Сопротивление трения для коротких тел, каким является отдельно взятый конус, составляет при сверхзвуковых скоростях единицы процентов от полной величины . Таким образом, с помощью аэродинамических весов можно с достаточной степенью точности оценить величину волнового сопротивления изолированного конуса.

Рис. 31. Модель для дренажного

эксперимента

Модели для замера статического давления имеют 4 дренажных отверстия 1 (рис. 31), равномерно расположенных по окружности, которые соединяются с общим каналом 2, проходящим вдоль оси модели. Этим достигается осреднение величины измеряемого давления. В кормовой части модели установлен датчик давления индуктивного типа 3, служащий для измерения осредненного значения статического давления на поверхности конуса.

Модель для весовых испытаний – это конус 1 (рис. 32) с тем же углом полураствора , что и при проведении дренажного эксперимента, который крепится на штоке 2 однокомпонентных аэродинамических весов. Осевое усилие от силы лобового сопротивления, действующей на конус, через шток воздействует на мембрану датчика давления 3. На выходе датчика появляется сигнал, пропорциональный величине силы лобового сопротивления.

Рис.32. Модель для весового эксперимента

Модели, каждая на своей державке, устанавливаются на координатном устройстве в открытой рабочей части аэродинамической трубы. Сверхзвуковой поток воздуха создается с помощью сопла Лаваля. В форкамере аэродинамической трубы устанавливается давление , обеспечивающее безотрывный режим работы сопла. Статическое давление в потоке, набегающем на модель, равно давлению на срезе сопла . Число Маха на срезе сопла – есть число Маха набегающего потока . Следует напомнить, что число Маха на срезе сопла, при указанных режимах работы последнего, однозначно определяется через отношение площадей среза сопла и его критического сечения: .

Для визуального наблюдения структуры течения в потоке газа и вблизи обтекаемых тел используется теневой прибор ИАБ-451 (рис. 26, б), позволяющий наблюдать поле течения шлирен-теневыми методами.

Результаты экспериментальных исследований проходят первоначальную обработку и фиксируются с помощью ПЭВМ.