Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Рассмотрим вначале случай, когда поверхности зеркал строго параллельны. Расходящийся пучок света от источника 5 проходит через линзу Ь и становится параллельным. Лучи параллельного пучка раздваиваются при прохождении полупрозрачного зеркала П~ Часть лучей АСЕ' проходит через полупрозрачное зеркало П1 и, отражаясь от зеркал 51 и П,, попадает на экран Э в тачке Е Другая часть лучей отражается от Пг и 5з и, пройдя зеркало Пз, попадает в ту же точку экрана! (траектария этого луча — АЕА'СП), Отражение лучей будет происходить также в точках С и В (лучи СВ и ВП) н С' и В' (лучи С'В' и В'В') полупрозрачных зеркал.
Эти лучи приходят на экран в точке К. Следовательно, часть лучей, идущих в точку 7, пересекает полупрозрачные зеркала (Пь П,) один раз, а та часть, которая попадает в точку К, пересекает П~ нли П, дважды При этом в точке К сила света будет меньшей. Тэк как все четыре звркала имеют пзраллельные поверхности, То длина оптнчесного пути (произведение траектории луча па пока. ватель преломления) обоих пучков, идущих в точку У, будет одннвнавай. В этом случае экран будет освещен равзачерно.
Характер освещенности эцрана ~резко меняется, если зерхалз (5~ нлн 5з) повернуты на некоторый небольшой угол отнаснтелыно оси, перпендикулярной плоскости чертежа. При этом изменяется длина оптического пути олного из пучков лучей, отраженных соответствующим зеркалом 5~ нли 5з и идущих в точку 7 В результате происходит интерференция лучей, встречающихся в точке К заключающаяся в том, чта часть лучей гасит лруг дру- га и на экране образуются перемежающиеся темные н светлые полосы ', расположенные на некотором одинаковом расстоянии И одна от другой (рис.
10-17,а). Если между зеркалами П~ н 5~ будет помещено исследуемое поле )7, плотность в котороч р отличается от плотности среды между П, н 5ь то благодаря изменению оптического пути луча СЕ' разность хода лучей СЕ' н ЕА' изменится, При этом полосы интерференции сместятся на некоторое расстояние параллельно самич себе (рис. 1О-!7,6). Величина смещения палас интерференция определяется по уравнению ! (и' — 1) р — р' — Я, (1 0-4) где ! н !' — длины оптического пути луча в средах с плотностями соотв тственнэ р н р'.
Отсюда получаем разность плотностей: 5 р — р'= и,), Рис 10 17 Схема тическое изображение интерференционного спектра. ! Лучи, идущие в точку К, также интерфернруют лруг с лругом, однано, как указывалось, вследспвие значительно меньшей силы света в точке К интерференция здесь будет более слабой; небольшим дополнением схемы прибора ее можно исключить. 646 рцр где и = †, — — величина, завчсящая от условий эксперимента: угла поворота зеркал, плотности р' н коэфф гписнта преломления среды п' Величины и, р и Р определяются в ходе эксперимента. В тех случаях, магда наследуемое поле харзктернзуеггп неравномерным раопрвдвлением плотностей, смещение палас интерференции будет различным ча разных участках экрана; в резулшаге полосы будут искривлены.
При эточ линии одинаковых см щоний полос интерференции (й/Я=сапа() отвечают линиям постоянной плотности ( р — р'=сапа() в исследуемой области. Тачки образом, прпнцнп действия интерферометра основан жа измерении разностей длин оптических путей света, Интерференцнонный метод позволяет детально ~носледгюать стружту~ру потока в межлопагочных каналах решеток н с достаточно вьюшюй точностью опрцнелять жолнчесввенные харэктернстнки мо всех точках гюля потока. С помощью ннтерферометра летно установить изменение толщины пограничного слоя зэдоль профиля, а также моложение точен отрыва слоя.
Зтот згрнбор позволяет разделыю определять потери трения, нромочные и волновые потери в плоских решепсах. В качестве прнмера ла рис. 10-18 приведен интерференцнонный Ряс. 10-18. Интерференцнонный 'снимок течения газа в турбинной решетке (опыты ЦКТИ). сннмок потока в турбннной Решевке. Сравнение каргин Рзсдределения давлений по профилю, полученных пжевмометрическим н ннтерференцнонным методами, поназывает хорошее совпадение результатов оптических измерений с данными непосредственных измерений. Схема ннтерферометра путом жебольшого .дополнения позволяет одновременно получать инторферонционные и теневые фотографии спектров потока.
С этой целью в схему прибора можно ввести еще одно полупрозрачное зеркало Пз (рнс. 10-16). Тогда часть лучей, отраженных зеркалом Пь даст на экране в точке Т теневое изображение спектра. Другая часть лучей, пройдя через зеркало Пь отразится зеркалом Пз так же, как я а обычной схеме прибора. 10-4. УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕШЕТОК В СТАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Испытания неподвижных решеток выполняются на установках различных тнпов, схема н жонсвруиция жоторых определяются задачами .юхледовання и шрннятой методикой вкопвримннта. Испытания в статических условиях, кан уже чказывалось, прснвводятся с целью сравнительной оценки решеток и для изучения особенностей физического процесса обтеканвя различных решеток. Получаемые опытные характеристики в некоторых случаях могут быть использованы н для теплового расчета ступени. Для определения характеристик и для исследования структуры потока в ~рипетне используются ~различные методы аэродинамического экспернмента.
К жнм относятсн А. Методы изучения спектра,потопа, включаюгцне. й) намерения поля потока в характерных сечениях решетки насаднами, з также различными элек~рическнми приборами, фиксирующими полное и статическое давление, температуру полного торможения, направление скорости в точке; 2) изученне поля плотности оптическими методами (теневыми н ннтерференционнымн); 3) вязуализацню погона путем подмешивання инородных частиц, Б.Методы изучении потопа у границ,профиля, в т ои ч псле: 1) намерение температур и давлений на поверхности юрофиля лолатжн путем шрвнярования; 2) изучение профиля скоростей в поправнчном слое с помощью мннрогрубки или электрических приборов; 3) визуальное жсследоавние структуры пограничного слоя на профиле путем окрашнвания поверхностн лопатки. В.
Методы взвешивания, включающие: 11) оцрелеление суммарного импульса потожа за решеткой; 2) опрцделение сил, действующих з~а решетку в целом н на отдельную лопатку в бесконечной решетке, с .помощью специальных весов. Г. Методы изучения нестацнонарных процесс о в, связавных с обтеканием огдельяой лопатки нлн решегхн. Исследуются колебания обтекаемого юрофиля, а также пульсацни скоростей, давлений и температур обтекающего потока. Не останавливаясь жа сравнительной оценке различных методов нсследовання, отметим, что одновременное нх использование в одной установке представляется нерацяональным. Осуществление такого требования делает установку хотя н уннверсалыюй, жо жонструкгнвно слишком сложной, дорогой и неудобной в экснчуатвцин.
Следует учятывать, что к схеме н жонструктивному оформлению установки гхредъявлнюгся дополнительные требования, обусловленные конструктивными параметрами исследуемых решеток н газодинамнчесними параметрами потока перец решеткой н за нею. Так, в наследуемой решетке могут изменяться; форма профиля, шаг ж высота лопаток, угол нх установки. Важнейшими газодинамическимя параметрами являются: угол входа потока на решетну, изменение которого должно предусматриваться в любой установке, скорость потока за решеткой М, (илн на входе в решетку М~) число Ке.
Прн этом в ряде снучаев представляетсн необходимым обеспечить раздельное изученне влияния сжимаемостн и вязкости на характериетнкн решетки путем незавнсимого нзменения чисел М н Ке. Диапазон язменення режимов диктуетсн в конечном итоге заданными условяямн'эксперимента н требованиями практического моделнровання. К числу атоследннх, жраме очевидных условий М=Ыегп и Ке=(беш, относятся специальные требования к организация потока перед Решегхой. В некоторых случаях оказывается необходимым вводить искусственную эурбулнзацню зютока, в других —.тщатель- 645 но выравнивать поток на входе, а также обеспечивать условия обтекания бесконечной решетки.
Изложенное выше показынает, что приншипиалыиые схемы и консгруктиипые формы установок для статических испытаний решеток моисно классифицировать ~по объектам исследования (установки для иопытвния ~плоских или цилиндрических решеток), по условиям испытания решеток (установки с открытой рабочей частью или с камерой протяводавления для испытания в равномерном или !4 Рис. 10-19. Принципиальная схема аэродинамической трубы для статического исследования плоских и кольцевых решеток. 1 в вачвах «азлчхв; 2 †кольцев «вмерз; 8 †сет; †измерите Рд. 8— 1 взмсгвтсль ыкп,''8 — тврвразачвас устройства; 7 — пазпвдявк; 8 и 18 — аосчвйкв: 8 — ы — ~алатвсввзз 18 — всслслзсмз» рсшеткп 12 — кааззвклт вк; 14 в 28 — вы хлавквя кзмсрв; 18 — съсмвый флзвсц; ы — савла взаскаго пакета; 17 — алаский дзксс: 18 — поле каардвввзввкв; 12 — лвффззав: 21 — ввл; 22 — упорный волшввввк, турбулнэировапном дозвуковом или оверхвузцовом потоке иа входе) и по принятой методике исследования (уста~нонки для детального изучения аэродинамических полей, для определении усилий, дейсввующих на профиль в решетке, для исследозапия решеток опвическими методами и т.
и.). Уечанэвки ~можно классифицировать таиже в зависимости от применяемого рабочего тела (паровые, воздушные, паровоздушные я др.) и способа организации рабочего потока (установки с избыточным или атмосферным давлением на входе, эжекторные установки, паровые установки, ~работающие на конденсатор). Лабораторные стенды полнсны, цак правило, включать несколько экоперименталызых установок. При этом круг вадач, решаемых еа каждой установке, ограничен ее конструкцией, принятой методикой исследования и пределыными значениями парамевров рабочего тела.
Рассмотрим принципиальные схемы некоторых иопытателынык установок. На рнс. !О-!9 приведена схема аэрдинамичеокой трубы, в которой предуомопрена возможность простой смены рабочих частей. Воздух от компрессора подается ~в трубу через патрубок ! и попадает в кольцевую камеру 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
