6 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 9

тельных погрешностей при измерениях в керавиомериом потоке. С помощью трубчатого или клинового,насадка направление скорости определяншя ао,размести давлений, измеряемых на поверхности клина на одинаковом расстоянии от кромки. В потоках больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростей насадки типов а и б имеют примерно одинаковую характеристику.

мм из пи й/ г) Рис. 10-6. Насадки для измерения направления вектора скорости з точке; г — результат тарировки. Насадок типа а имеет большие линейные размеры, менее виброустойчив, но более точен и в меньшей степени нарушает поток вблизи точки измерения. Насадок типа б более жесткий и компактный, но ие допускает измерений вблизи ограничиваюпгих поток стенок. Если клин АВС (рис. 10-6,в) расположен под углом атаки б к линии тока, то головная волна, возникающая в точке В, при М~)1 будет несимметрична относительно оси нлииа ВЕ. Следовательно, давление в точке К будет более высоким, чем в точке йь При б>бь вместо акачка Вб может воэкиннуть волна разрежения. Разность давлений рх — рх~ при этом еще больше увеличивается.

Так как первоначальная ориентировка оси насадка известна, то, поворачивая насадок до наступления равенства давлений р, й р„, по лимбу, устанавливают направление скорости потока. Желательно, чтобы угол заострения насадка был меньше предельного угла, при нотором образуется криволинейный скачок, существенно снижающий чувствительность насадка. 628 Измерение сФатичесйой темпй()йтуры иайжущйгобй газй бызывйет значительные трудности. Сравнительно просто может быть измерена температура торможения, методы измерения ее рассматриваются ниже.

Существует большое количество конструкций термонасадков для измерения температуры торможения, основанных на одном и том же принципе: струя исследуемого газа тем или авым способом затор маживается, и термочувствитепьиый элемент помещается в зону заторможенного потока. Температура торможения Тэ связана со скоростью потока и статической температурой Т известным соотношением: й — 1 д Аг' т,=т(!+ 2 и* =т+ —. 2пс Термоприемиик, введенный в область заторможенного потока, из-за теплообмеиа с внешней средой и неполного торможения будет иметь некоторую температуру То ограниченную пределами Т ( Т,ц Ас' с, Т и определяемую уравнением Т, = Т+ г 2 ' где г(1 — коэф. э яг„ фицйент восстановления термонриемннка.

Измерив температуру Т, и зная из тарирово ~ных испытаний величину г, нетрудно подсчитать истинную температуру торможения Т, по формуле Ас' т =т + — (! — ). ч г 28с Р Основные требования, предъявляемые к термонасадку, сводятся к слцдующечу; 1) ~величина г должна быть ~возможно ближе к единице, так как при г=( Т, Теи 2) величина г должна оставаться кеизменной в возможно более широком диапазоне чисел М и Ке; 3) габаритные размеры термонасадков должны быть минимальными.

Кзк правило, чувствительным элементом термонасадка служит термопара. В последнее время получают распространение полупроводниковые термоэлемеиты (термисторы), обладающие более высокой чувствительностью. На рис. 10-7 и 10-8 приведены некоторые схемы и характеристики термоиасадков, наиболее подходящих к условиям экспериментального наследования проточных частей гурбомашин. Для исследовааия тнмперазурных волей за ступенью можно рекомендовать термоизсадки типа г, обладающие весьма стабильными характеристиками. Тамно насадки нечувствительны к углу окоса потопга !з пределах ж(10.

12)'. Лля измерений в зазорах ступеней т)зрбомашни наиболее подходящим является термонасадок типа б. Неоколнко улучшенная модификация поааречмо обтекаемого мапоинерционнаго насадка, даюускающего измерения при повышенных давлениях с полной гнрметизэцией, привцзена на рнс. 10-7,в. Один электрод этого,на~садка выполнен в эиде тонкоотенной, например модной, трубки 1размером 1,!Х08 мм, внутри поторой н фарфоровой соломке нставлнн второй электрод. .После установки пнупреннез'о элмгпрода торец трубки зашлифоаыванпся и покрывается тонхим слоем электролптнческой меди.

еСпай» такой тврмопнры при диаметре внуэреннего электрода по- 629 Л 5 А Ю О М Ф о С Ж Р Я к с И о 2 А й О Е о й, Ф б" 1 о й О газо 2 а О. ~ о ;, О. (~ О. Ч О О Й х й о о С Е 6З! рядка 0,05 мм обладает ничтожной инерцией, а сзч термоприемпик весьма легко уплотняется. На рис. 10-8 приведены конструкции и характеристики иасадков, применяющихся при больших сверхзвуковых скоростях и значительных температурах Хорошие результаты показал насадок типа а. Корпус экрана и чувстзнтельиого элемента этого насадка выполнен из мварца, покрытого слоем платины, что значительно уменьшает конввктивный и лучвстый теплообмен при высоких значениях Т,, Для измерения темпоратуры торможения в пограничном слое и в потоках с малым живыч сечением ~может с успехом применяться термонасадок в, однако изготовление насадка столь малых размеров представляет определенные трудности При исследованиях в области повышенных температур, где приходится очитаться с лучистым теплообменом, может быть мополь.

зован термонасадок г, нечувствительный к скосу потока в пределах ш12' и экранированный двойным акра~ион При сравнительно болыпнх размерах исследуемого поля удобно применять комбинированные ~насадки, дающие одвавременно значения двух и более пара~метров Накоторыс конструкции таких насадков приведены на рнс !0-9 Насадок а применяется для одновременного измерения давления полного торможения и направления плоского дозвукового потока Насадок б широко применяется з МЭИ при одновременном измерении давления полного торможения и нз~п~равления плоского дозвукового и сверхзвукового потоков и является наиболее совершенным из насадков подобного типа. Гребенчатый насадок удобен при измерении давлений полного торможения в потоках с малым изменением углов по сечению.

Дисковый насадок может применяться для одновременного измерения статического давления и направления плоского потока. Насадки а и б на рнс 1О-!О применяются для одновременного измерения давления полного торможения н статического давлелля Насадок з, состоящий из трубок полного торможения и трубки Вентури, нечувствителен к углам скоса позока вплоть до 40 — 45; что делает его весьма удобны~м в ряде экспериментов, где поворот насадка для ориентации егб оси затруднителен. На рнс 10-10,г представлен комбинированный насадок для измерения давления и температуры полного торможения, предложенный И. Цубером. Процессы, протекающие в ступенях турбомашик, являются периодически иестационарнымн Поэтому значительный интерес пред. ставляют методы измерений параметров неустановившихся газовых потоков '.

Так кзк при исследовании нестационарных процессов приходится иметь дело с частотами, достигающими тысяч герц, непосредственное измерение параметров обычными приборами становятся невозможным. м ы м г ч ы он мы ы, ыно ы о м о ы й Я 2 До я о ы о о. ы ИмИ йыы 1о М ч по ов ы' О , й О1 о м о мы ы й и м ' Ниже рассмотрены только некоторые из числа разработанных способов измерений в неустанозившихся потоках. Электрические схемы измерительных устройств, описанные в прилагаемой слецнальной литературе, выходят за рамкк книги и не расоматридаютрж 632 о о и о Ю м К ь 6 о и о, о ю м о и ь Э я и о И л м ~О о о. , ° В о и о ы: о Ы а В этом случае пользуются специальными малоинерционнычн насадками, однозначно преобразующими измеряемый параметр в ток илн э.

д. с некоторой велич~ины По изменению во времени тока или э. д. с судят об изменении измеряемого параметра. В основу проектирования чалоинерционмого насадка с электрическим преобразователем могут быть положены разные физические принципы (изменение сопротивления, емкости и т. п. в функции, например, давления) Желательно, чтобы выбранный принцип обсспечивзл измерение возможно большего числа параметров нестационарного потока Для возможно более точной регистрации формы исследуемого процеоса собственная частота преобразователя долж~на по меньшей мере иа порядок превосходить максимальную частоту изченевия исследуемого пзраиеъра. Усилительная аппаратура, обычно применяемая совместно с датчиками, должна иметь линейную частотную харпктеристику.

Осуществление усилительной и регистрирующей частей изчери. тельной установки с подобнычн вребованиями пе представляет особеиных трудностей, но высокая собсввенная частота восприничзющей системы преобразователя достигаетсн 1елсгко. Насадок должен обладать возможно болыпей чувствительностью, линейностью характеристик в области измерения, стабильностью во вречени, допускать температурную компенсацию и иметь минимальные габариты В целом измерительная система должна допускать однааремеяные измерение и фкксацию различных парамевров и нескольких точках для выявления временной связи между ними, быть по возможности вростой в эксплуатации и нечувст1витетьнцй к механическим, тепловым и электрическим внешним воздействиям.

Ооисеная врудность в создании подобной аппаратуры заключаеася в удовлетворении всех нли во всяком случае большинства этих пребований. Для измерения в ядре попока быстроперемвчных давлений ~полного торможения, статических давлений и угле~в в МЭИ разработана серия малоинерционных насадков с тензомеврическими преобразователями, один из них изображен на рис. 10-11.

Собственно насалкоч такого прибора ц является короткаятрубка полного торможения. Преобразователь давления в э. д. с. располоткен в малогабаритной коробке 1 обтекаемой формы, укрепленной на линзовой держаике. Пульсирующее иэмерягшое давление подводится под мембрану 2, на обратной старане которой намотан спиральный темзомеврический датчик сопротивления 3. Диаыеяр слюдяной мембраны — около 5 мм, толп!низ 0,012— 0,050 мм Спиральный теизометрнчеокий датчик диаметром 3 мм измотан из константаиовой проволоыи И 0,03 мм и имеет сопротивление 100 ом, Тензодатчяк включен в мостовую входную схему измерительного устройства, состоящего из стабилизированного блока питания, электроияого многоканального усилителя и осциллографа.

Описываемые насадки с тензопреобраэсмателями имеют вполне удоилепворительные характеристики. Это иллюстрируется приведенной на рис. !О-П,б осциллограммой, полученной на специальной таряровочиой устамояке, дающей эрдмяцеидальиые выпульсы давлеяия разных величины и частоты. 635 одной нз важнейших характервстнк является собственная частота колеба- Как указьеалось выше, насадка с преобразователем иий упругой системы. Повышения собственной чвняя его относительной чув б) Ркс. !0-П. Тензометрический насадок для измерения давления торможения к результатм тарировкн. частоты преобразователя и увелиствительностн можно достигнуть, заменив тензометрический принцип измерения деформации мембраны емкостлым, не требующим расположения на мембране какойлнбо дополнительной массы.