Лабораторная работа 2: Экспериментально-теоритическое изучение косого скачка уплотнения

ЛР №2 «Экспериментальное изучение косых скачков уплотнения в воздухе»

Зачтено на максимальный балл 💥 💥 💥

Спасибо за покупку 🥰🥰

Цель работы – изучение косых скачков уплотнения в воздухе.

Задача работы:

1. Теоретически рассчитать параметры обтекания трёхступенчатого клина.
2. Численно рассчитать обтекание трёхступенчатого клина. Рассчитать коэффициент сохранения полного давления. Проанализировать результаты. Сравнить полученные результаты с теоретическими.
3. Численно рассчитать сверхзвуковое обтекание плоской пластины. Проанализировать и объяснить полученные результаты.

1. Теоретическая часть

В данной лабораторной работе необходимо рассчитать скачки уплотнения в воздухе в зависимости от разных углов атаки и построить их графики.

При пересечении косого скачка уплотнения газовый поток может сохранить сверхзвуковую скорость поэтому за одним косым скачком уплотнения возможно образование второго и третьего и т.д.

Угол наклона скачка уплотнения ν определяют решение уравнений

,(1.1)

или

, (1.2)

где β – угол наклона клина; ν – угол наклона скачка уплотнения

Изменение параметров газа при прохождении через скачок определяются формулами

(1.3)

Коэффициент сохранения полного давления на i-ом косом скачке определяются по формуле

, (1.4)

Положение координаты каждой новой точки излома скачка уплотнения можно определить по формуле

, (1.5)

, (1.6)

, (1,7)

где θ – угол наклона косого скачка уплотнения относительно горизонтали, при этом β₀ = 0.

оси ординат за единицу измерения принимают высоту точки пересечения косого скачка уплотнения. Как правило, это высота входа воздухозаборного устройства, т. е. все расстояния измеряют в единицах этой высоты. Отсюда y_f = 1.

Таким образом, пользуясь последовательно формулами (1.1) - (1.6), можно вычислить изменение параметров газового потока и координаты точек изломов при прохождении его через систему косых скачков уплотнения.

1. Моделирование обтекания трёхступенчатого клина

В первой части лабораторной работы, мы будем моделировать обтекание трёхступенчатого клина потоком воздуха с помощью программного пакета COMSOL Multiphysics.

Рис. 2.1 Система косых скачков уплотнения

Построение геометрии в COMSOL Multiphysics начинаем с задания параметров наших объектов: mach – скорость набегающего потока в числах Маха, beta1, beta2, beta3- углы наклона трехступенчатого клина, x0, y0, x1, y1, x2, y2, x3, y3- значения координат точек излома клина, k- показатель адиабаты газа, с-скорость звука.