Л. Прандтль - Гидроаэромеханика (1123861), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Вследствие адиабатического расширения температура воздушного потока уменьшаетсл на 50'; при столь сильном падении температуры почти весь водяной пар, содержащийся в воздухе, должен был бы выпасть в виде жидких капель. Однако время прохождения частиц воздуха через трубу столь мало (порядка 10 4 сек.), что его не хватает для возникновеннл капелек тумана обычным путем.
Вместо этого происходит, как показывают исследования Осватичаз, самопроизвольная конденсация вида, теоретически исследованного Беккером и Дерингомз. Эта конденсацил наступает после того, как достигаетсл гподробнос описание имеется в зангвос1з 1925 бег 991азеп*сн. Сезепасйай Гйг Ьнйгангг, стр. 95. зО зкаг(ьасн К., ХАММ, т. 22 (1942), стр. 1. В этой работе развита количественная теория явления, выводы которой хорошо совпадают с результатами наблюдений. В 1934-1935 гг.
в Аахеиском азродинампческом институте были выполнены тщательные наблюдения над зависимостью места возникновения н интенсивностью «конденсвционного скачказ от степени влажности воздуха и от числа Махе (Н е г го л п п К., Ьойгайгь(огас)игпй. т. 19 (1942), стр. 29Ц. зВ е ( нег К. нпд Во г1п %., Анп. гь Рйузйи (5), т. 24 (1935), стр. 719. высокан степень насыщения, причем для ее возникновении не требуется, чтобы в воздухе были посторонние частицы. Так как это явление возникает совершенно внезапно и при этом освобождаетсл сразу значительное иоличество скрытой теплоты, то внутри расширнющейся массы газа происходит повышение давления. Это повышение давления часто наблюдается в виде скачка уплотнепин (обычно косого), который значительно изменяет поле скоростей. Положение того сечения трубы, в котором возникает повышение давления, зависит от степени влажности воздуха, поэтому заранее учесть влияние описанного нвления очень трудно.
Гораздо проще совсем предупредить его, что возможно либо путем нагревания засасываемого воздуха, либо путем его искусственного осушения. Применение последнего способа дает хорошие результаты. Крайне малан длительность потоков, достигаемых при помощи напорных или вакуумных камер, является основным недостатком аэродинамических труб, работающих по такому принципу. Необходимость увеличить времн возможного наблюдения процессов, происходящих при обтекании моделей, привела к созданию аэродинамических труб непрерывного действия.
Длн этой цели понадобилось применение весьма мощных воздуходувных машин обычно турбокомпрессоров. Первал аэродинамическая труба такого рода была построена Аккеретом в Цюрихе'. Она приводитсл в действие мотором в 1000 л.с. и при больших скоростях работает на разреженном воздухе, так как в противном случае была бы нужна еше большая мощность. Вторая установка такого же рода, но с мощностью около 4000 л. с., построена в Гвидонии близ Римаз. Так как в турбокомпрессоре происходит нагревание воздуха, то длл сохранения температуры воздушного потока на постоннном уровне труба снабжается специальной охллднтельной системой.
Рабочий участок такой трубы устраиваетсл совершенно так же, как н в трубах с вакуумными камерами. Схема Цюрихской аэродинамической трубы больших скоростей изображена на рис. 260. Сиорость течения на рабочем участке трубы определяетсл по формуле (10) (стр. 356). Длл этого должен быть измерен перепад давленнл, причем кроме давления рзз соответствующего состоянию покоя., дол>кпа быть измерена также плоююсть йь соответствующая состояншо по- гсм. доклад Аккерета на конференции по большим скоростям в авиации, состоявшейся в Риме в 1935 г. [имеется в переводе ив русский язык в сборнике статей »Газовал динамика», Москва.
1939) См. доклад М. Гвсперн на конференции по большим скоростям в авиации, состолвшейся в Риме в 1935 г. (пмеетсл в переводе на русский язык в сборнике статей Газовая динамика», Москва. 1939): см. также Сеаазпше!Се Уаг!табе бег Напр!таге. г!ег 1 Ншпсьа18еа. д 1швта!и!!огас!шнб 1937, стр. 187. Рис. 260. Пюрнхская аэродинамическая труба сверхзвуковых скоростей. Р— турбокомпрессор; К вЂ” охладнтельнан система; Р~ — сопле Лаваля, Вз— диффузор коя (например, путем измерения температуры).
Однако, если перед рабочим участком возникает конденсацил водлного пара, то указанный способ дает не совсем точные результаты. В этом случае длв определения состояния потока в какой-нибудь точке необходимо знать три величины, например, давление Р, плотность р и скорость ю. Давление может быть измерено непосредственно через отверстие в стенке трубы или при помощи зонда.
Измерение плотности можно выполнить путем наблюдения интерференции света. Вместо плотности можно измерить температуру, которая связана с давлением и плотностью уравнением состояния. Однако измерение температуры в движущемся газе довольно затруднительно (см. ниже). Наконец, третья величина, скорость и, мозкет быть определена либо путем измерения полного давления рр, либо путем вычисления числа Маха. Полное давление измеряется трубкой Пито, а число Маха вычислнетсн по углу Маха, отсчитанному на снимке, полученном с потока по способу Теплера. Так как (45) рс =жр 2(рр — р) Р70 (46) где )э' есть функция числа Маха — '" (см.
уравнение (45)), то мы имеем: Рэ жМ )3 Р 2 Следовательно, величина — явллетсл функцией числа Маха. Эта функРэ р цил молсст быть изобразксна в виде кривой или представлена в виде таблицы. Имея такую кривую или таблицу, можно определить по измеренным значениям рр и р число Маха. Зная же число Маха и плотность р, можно из соотношений (46) и (47) найти цг и с. Если площадь поперечного сечения потока нзвестнаг то измерение плотности можно выполнить, пользуясь уравнением неразрывности (47) РРш = торошо причем, конечно, произведение Роро длн входного поперечного сечения Ро должно быть известно.
Решая систему уравнений (47) и (48), мы найдем р и ш. Казалось бы, что для заданной температуры и измеренного давления р можно определить плотность р из уравнении состояния. Однако термометр, помещенный в газовый поток, отнюдь не показывает истинную температуру газа. В самом дело, согласно сказанному в 3 10, в критической точке всегда возникает повышение температуры. Повышение температуры возникает также н на боковых поверхностях термометра — вследствие тренин движущегосн газа. Величина этого повышения не постоянная, она зависит от вязкости и теплопроводности; для воздуха она лишь немного меньше повышения температуры в критической точке.
Более или менее надежное измерение температуры можно выполнить при помощи термоэлемента, помещенного внутрь полутела, выполненного в виде трубки Пито. Но для того чтобы получить истинную температуру газа, надо из отсчитанной температуры вычесть з величину —. 2ст ' При применении так называемого пластинчатого термометра его показания должны быть уменьшены, согласно теории Польгаузена', учитывающей только трение ламинарного пограничного слоя, г на 0,85 в для воздуха и иа 1,04 в для водяного пара. 2ср 2ср Тепловые полеиип, происходящие а ламииариых и турбулентных пограничных слоях оиоло иеиагревяемых тел, обтекаемых потоком газа с большой скоростью, экспериментально исследованы Эккертом и Вепзе .
Расчет таких температурных полей длп ламииариых пограничных слоев выполнен Эккертом и дреаитцемз. г Раь!Ь а нееп Е., 2АММ т. 1 (1921), стр. 115. 0 праитичесиих иоиструициях прибараа ала измерения температуры см. е с ь е г с е., ч01-2м1сяс1зип, т.
34 (1940), стр. 317. з Е с ее г Г Е. ггпл ЪЧе!ее 90., Рогясьнпх, т. 12 (1941), стр. 40, т. 13 (1942). стр. 246. ЗЕс хег1 Е, ггпл О ге гесе О., 1нягаьгсгогясьнпх, т. 19 (1942), стр. 139. ГЛАВА 5 Специальные задачи у 1. Предварительнзые замечания. В этой главе мы рассмотрим такие явления, которые не могли быть включены без известной натяжки в содержание предыдущих глав, но в то же время не могут быть обойдены молчанием при изложении современного состонния гидроаэродинамики. К числу таких нвлений относнтсн: А.
Явления, в которых участвуют несколько агрегатных состоянии> жидкость и газ (кавитация, гидравлический удар, движение смеси воды и воздуха, распыление); жидкость н твердое тело, а также газ и твердое тело (движение наносов в реках и морях, движение взвешенных веществ в жидкостях, движение песка и снега в бурную погоду). К этим явленинм относитсп также возникновение сил гидродинамического дальнодействин. За неимением другой возможности мы включим сюда также задачу о глиссировании твердого тела на поверхности воды.
В. Явления, возникающие при движении жидкостей и газов во вращающапся пространстве (движение жидкостей в гидравлических машинах, дни>кение ветра и морские течении на вращаюшейсн Земле), К этим явлениям относится также вращение диска в среде с сопротивлением. С. Явления> возникающие в расслоеяных средах под действием силы тяжести (внутренние волны в расслоенной среде, циклоны и антициклоны как результат вертикального перемещении масс в свнзи с расслоением среды и вращением Земли, общая циркуляция атмосферы). П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
