Обработка результатов

1. Значение плотности воздуха в каждой точке измерения:

2. Значения перепадов между полным и барометрическим давлением:

3. Значение разности между статическим и барометрическим давлениями:

(k – поправочный коэффициент ТСД, принимаем k= 1).

4. Динамическое давление в точках измерений:

5. Величина скорости во всех точках потока (полагая поток несжимаемым):

Все вычисления проводим в программе Microsoft Excel, и полученные результаты заносим в протокол обработки результатов (табл. 2).

Таблица 2

Сечение	Параметр	Размерность	Номер точки
			1	2	3	4	5	6	7
А-А		Па	107,9	78,48	127,5	117,7	107,9	78,48	49,05
		Па	19,62	19,62	19,62	19,62	29,43	19,62	39,24
		Па	88,29	58,86	107,9	98,1	78,48	58,86	9,81
		м/с	12,13	9,91	13,42	12,79	11,44	9,91	4,05
		кг/м3	1,199
В-В		Па	215,8	225,6	176,5	117,7	78,48	78,48	19,62
		Па	19,62	9,81	9,81	9,81	19,62	19,62	19,62
		Па	196,2	215,8	166,7	107,9	58,86	58,86	0
		м/с	18,10	18,98	16,68	13,42	9,91	9,91	0,00
		кг/м3	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,2
С-С		Па	206	196,2	166,7	127,5	78,48	58,86	29,43
		Па	29,43	29,43	29,43	29,43	29,43	29,43	29,43
		Па	176,5	166,7	137,3	98,1	49,05	29,43	0
		м/с	17,17	16,69	15,14	12,79	9,04	7,00	0,00
		кг/м3	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,2
Д-Д		Па	186,3	176,5	147,1	98,1	78,48	68,67	29,43
		Па	19,62	19,62	19,62	19,62	19,62	19,62	29,43
		Па	166,7	156,9	127,5	78,48	58,86	49,05	0
		м/с	16,68	16,19	14,59	11,44	9,91	9,04	0,00
		кг/м3	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,19	1,2

Продолжение таблицы 2

Е-Е		Па	127,5	156,9	156,9	137,3	117,7	98,1	49,05
		Па	49,05	29,43	29,43	29,43	29,43	29,43	29,43
		Па	78,48	127,5	127,5	107,9	88,29	68,67	19,62
		м/с	11,44	14,59	14,59	13,42	12,14	10,70	5,72
		кг/м3	1,199

6. Найдём средние значения скоростей в сечениях, применяя формулу трапеций для нахождения площади под эпюрой скорости:

Относительная скорость потока в точках измерения:

; ; ; ;

Таблица 3

Сечение		Номер точки
		1	2	3	4	5	6	7
А-А	Относительная скорость	1,11	0,91	1,23	1,17	1,05	0,91	0,37
В-В		1,25	1,31	1,15	0,93	0,69	0,69	0,00
С-С		1,32	1,28	1,16	0,98	0,69	0,54	0,00

Продолжение таблицы 2

Д-Д		1,30	1,26	1,14	0,89	0,77	0,71	0,00
Е-Е		0,93	1,18	1,18	1,09	0,98	0,87	0,46
	Относительная координата	0,041	0,328	0,492	0,656	0,820	0,902	0,984

7. Построим графики зависимости относительной скорости от относительной координаты (рис. 3, 4, 5).

Рисунок 3 – График зависимости для сечения А-А

Рисунок 4 – График зависимости для сечения В-В

Рисунок 5 – График зависимости для сечения С-С

Рисунок 6 – График зависимости для сечения Д-Д

Рисунок 7 – График зависимости для сечения Е-Е

Здесь относительная координата (см. рис. 1б; табл. 3).

8. Вычислим среднее значение динамического давления на входе в канал:

9. Принимая статическое давление на выпуклой стенке канала в сечениях равным статическому давлению в точке 1, а на вогнутой – равным давлению в точке 7 и учитывая равенство полного и статического давлений на стенках канала, определим для этих сечений среднее значение разностей:

10. Потери полного давления в канале:

11. Коэффициент потерь энергии криволинейного канала:

12. Теперь найдём ζ, используя справочник по гидравлическим сопротивлениям [2]:

Критерий Рейнольдса для потока на входе в канал:

, тогда коэффициент потери энергии будет рассчитываться по формуле:

для угла изгиба канала δ = 90^○;

(см. рис. 1а);

Для из графика зависимости ([2], диаграмма 6-1; рис. 8) находим

(для квадратного сечения);

(принимаем шероховатость стенок ∆≈ 0);

Рисунок 8 - График зависимости

берётся из диаграммы зависимости сопротивления λ от числа Рейнольдса ([2], рис. 2-3; рис. 9).

Рисунок 9 – Зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса для труб с равномерно-зернистой шероховатостью.

Эквивалентный диаметр канала:

где a и b – стороны поперечного сечения канала (для квадратного сечения )

Искомый коэффициент сопротивления:

Определим также коэффициент сопротивления из графика зависимости при различных ([2], рис. 6-4; рис. 10).

Рисунок 10 – Зависимость колен с δ = 90^○ от при различных

(Здесь – коэффициент внутреннего сопротивления, полученный как отношение разности полных давлений на входе и выходе из отвода к динамическому давлению на входе.)

Вывод

Выполнено исследование потока воздуха в неподвижном криволинейном канале. В ходе исследования было произведено зондирование его трёх сечений – у входа в канал (сечение А-А), в середине изгиба канала (сечение Б-Б) и у выхода из канала (сечение В-В) (см. рис. 1).

Экспериментально подтвердили, что в процессе прохождения потока по изогнутому каналу скорость потока у выпуклой стенки больше чем скорость потока у вогнутой (см. графики распределения скорости в сечениях, пункт 7).

Так же определили потери механической энергии: коэффициент потери энергии ζ составил 0,029 – по эксперименту и 0,264 – по справочнику. Большая разница между экспериментально полученным и вычисленным по справочнику коэффициентами объясняется погрешностью измерений в ходе эксперимента.