Прандтль Л., Титьенс О. Гидро- и аэромеханика (1123881), страница 66
Текст из файла (страница 66)
В последнем случае соединение модели с державкой делается по возможности в том месте, где воздух был бы назнхрен, и без державки (например в случае пара — на стороне его, противоположной той, с которой происходит натекание); благодаря этому нснчб жное возмущение, вносимое державкой, не изменяет значительно 1 но состояния теч нии, которое было бы без присутствия державки. В ~ орое требование, предъявляемое к приспособлению для подавши в .ния, ; остонт в гом, чтобы это приспособление допускало простую передачу снл, действующих на модель со стороны воздуха.
В с ~учао модели прон шочьной формы приходится имегь дело с шестью компонентами, соответственно шести степеням свободы. Фиг. 232 покззывает модель аэроплана в потоке воздуха. Принято разлагать результирующую силу и результирующий момент, с которыми воздух действует на модель, на следующие компоненты: 1, Сила в направлении течения = лобовое со ро- тивление (Ю') и 2. Сила в направлении, перпендикулярном к напрзвлению течения, и в плоскости симчетрии модели =- подъемная сила ( А). 3. Сила в направлении, и рпзнднкулярном к лобоэнг.
Езе сннн, лнм вому сопротивлсншо и к подъечной силе,.— боковая сннгммнн н аннонннн. Снчч (с) 4. Вршцающнй момен г вокруг попер:чной оси, онпада1опгей с направленном Ь'. 5. Вращаюпгий момент вокруг вертикальной осн аэроплана (А). 6. Врашаюпгий момент вокруг продольной о и аэроплзна ( К'). Однако, в большинстве случаев прихолится иметь дело с синметричшямн моделями, помендаемыми в поток воздуха тожа симметрично (например модель аэроплана в положении прямолинейного поле.а); тогда резульгирующее сопротивление воздуха располагается в плоскости симметрии, и, ;~едовагельио, его величина, направление и пол пкение олнознзчно определяются тремя компонентами.
Боковая сила, а также моменты относи- ельно вертикальной и продольной оси исчезаюг, и остшотся тольколобовое сопротивление, подъемная сила и момент относительно поперечной оси. Что касается конструктивных Особенностей приспособления для измерения снл, в яполняемого всегда в виде рычажных вссов, то почти кзжтая аэродинамическая труба имеет свое особое устройство.
Понадобилось бы слишком много места, чтобы дать описание различных таких приспособлений; кроме того, в этом нет и нужды, так как имеющиеся описания аэродинамических труб в различных странах содержат в себе более пли менее подробные указания также и о весах, которые устроены в эгнх трубах, Здесь мы остановимся только на двух особенно типичных приспособлениях: нз трехкомпонентных весах геттингенской аэротинзмической трубы и на трехкомпонентных весах Эйфеля. В то время кзь в Геттингене модель подвешивается на тонких стальных проволоках, трубе Эйфеля она укрепляется при помощи держазки, которой при.дана удобообтекаечая форма. ГЕТТИНГЕНСКИЕ ТГЕХКОМПОНЕНТНЫЕ ВЕСЫ 2бт 158.
Гвттингенгк ле трехномпонентиые негы. Охематическое изо. бражение этих весов показано на фиг. 233. Испытуемзя газель — в рассматриваемом случае несущая пбверхность — подвешена к коромыслам обоих весов А, и А при помощи тонких проволок, прикрепленных к поверхности в ~очках а, Ь, с. В точке а прикреплены две про,олоки, которые идут в форме буквы лг к весам Л,, в точке с прикреплены тоже две проволоки, которые также идут к коромыслу весов Л, От точки Ь идет одна проволока вергикально вверх к ьесач Л,. Расположение проволок, пзикрепленных в точках а и с, в форме буквы т' илтеет целью предуп елнть боковые качания всей модели.
В тех случаях, когда приходится измерять подьелгную силу, как, например, при продувке моделей крыльев и аэроплзнов, модель подвешиваетси переверну~ой, т. е. ,ча нижней стороной вверх; бла- ктг голаря этолгу потьелгнзя сила, которая теперь нзправлена вниз, будет передаваться на весы А и Ла натяже- 'ту нием проволок. Тзк как при отрицательных углах атаки моткет иметь мес о отрицательная подьемная сила, ко- с торая в случае перевернутой модели направлена вв рх, а ) и гнущиеся провоггоки не могут воспринять такую силу, то проволокам предварите,тьно сообщается некоторое начальное натяжение прн помощи ~ рузов б, и б,.
Чтобы эти грузы ие нзгруткали модели, опи гтрикрепляготся тл в точках а, Ь, с. Путем уравновешивания весов А~ и Фкг. 233. Геггккгекскке гркгккыкккекгкые весы. АТ (ггри неподвижном воздухе) нсьлючз.отса как действие грузов, натягивающих проволоки, так и веса лгодели и подвесной установки. Если теперь модель по |учает в горизонтальном потоке воздуха подъелгнуго силу, то сумма сил, измеряемых весами А, и Л, дает величину этой силы, а сила, измеренная весалли А,— момент по гьемной силы относительно оси аь. Для измерения лобового сопротивления служит проволока а' и весы )лг.
Проволока гт идет от середины отр зка иЬ в направлении, противоположпом напрзвленшо потока воздуха, к узлу К. Из этого узла одна проволока изет вертикально вверх к весам Ит, а дружная, наклоненная к направлению потока воздуха поз углом в 45о, — вниз к неподвижной точке Р. Ьлзгодаря разложению силы лобового сопротивления по текин направлениям сила, передаваемая весзм йт идущей вверх проволокой, равна как раз лооовому солротннлению. Проволоке, передающей лобовое сопротивление, то;ке сообщается некоторое нзчальное нзтюкение при помощи груза б„перекинугого через ролик.
Лобовое сопротив- 268 методы зкспьгимвнтлльных нсглвдований ление самого пода сного присно обления изчернегсн огдельно, длв чего вмссго модели подвешивается чело простой формы, сопротивление кото- рого монгет быть вычислено; разность между измеренным и вычисленным сопротивлением такого тела дает лобовое сопротивление подвесного при- способлении. Тзк как во многих случаях — особенно для несущих поверхностей и аз,юплапоэ — вшкно знать силы сопротивления воздуха, действучопгне на модель, прп рззлпчных углах атаки, то подвесное приспособление усзроено так, что угол атаки можно изменятгч не сничзя модели.
Длв этого весы Лз целиком поднимаются или опускшотся при помощи рычага //, вращающегося вокруг оси //. При этом модель поворачивзетсв вокруг осн аЬ и, следовательно, может быть установлена по отношению к по- току воздуха пол различными углами. Лля того чтобы при этом вра- щении задние проволоки, на которых висит модель, оставались верти- ка.чьными, необходимо следить только за теч, чтобы расстояние задней то ~ки привеса с от оси аЬ в точности было равно расстоянию коро- мысла весов лз от своей оси врзщення й. Подробные .сведения о деталях геттингенских весов, а также об нх поверке и возможных нсточннкзх ошибок имеются в первом выпуске ИзвестиИ 1епнпгенской аэродинамической лабо; атории '), 1оп'.
Аэродинамические вегы дйфгляз). Схема этих весов пзобра. жена нз фнг. 281. Т-образное коромысло весов Т, горизонтальные плечи которого кончакггся ножами / и //, имеет стержень о, к которому и прнкрепляшся исследуемая модель, например несущая поверхность. Тяга У весов 0 может 1корачнваться илн удлиняться при помо/ ппг зксценгрнкз Е, благодари чему коромысло Г, висящее на ноже тяги Л, немного приподнимается нлн опускается; в первом случзе коро- Е, ф г мысло будет опираться ножом //, У а во втором — ножом /. Следова.
— -Ь тельно, в первом случае весы будут из- Я мерять момент относительно центра /, а 1~' а во втором — относительно центра //. Результирующая сил, действующих на модель со стороны воздуха, 0 пусть определяется по своей вели- 1 чине. направлению и положению векгором /Г. Разложим зту результирующую опять на компонент в направлении скорости потока воздуха и на компонент, перпщщикулярнь.й к Фль яи Сх~ы его з.ф'ы. первому, т.
е. на лобовое сопротивзение й" и подъемную силу Л, Положение результирующей будем определять точкой пересечения О ее ,зинни зейстнна с верзикзлью, проведенной через точку /. Когда коро- й Егяеьшмш сгег Асгоауп. гегзнспззпзгай ха боигпдгп. 1. 1де1, д1плспеп 1991. ~> См. ~носку 2 нэ сгр. 2,,9. 269 ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ТРУДНОСТИ мысло опирается ножом 1, укззанные компоненты дают мочент: И! =- )Уу когда же опорой коромысла служит точка 11, получзется момент: А!(!!= АЬ вЂ” )р'(у — с).
Уравнение моментов для оси С, располо>к иной симчетрично к оси 1 относительно горизонтальной плоскости через 5, дзет третье определяющее уравнение для неизвестных А, ))У и у: М = )Р'(2х — у). .с(ля получения момента Л модель поворачивается на )80Ь, после чего производится взвешивание (при коромысле, опирающемся в точке 1).
Подставляя измеренные на весах моменты Лн Мгг, Я в вышеприведениые уравнения и решая их относительно трех неизвестных )Р', А и у, получаем: Д'! г — М! ха а (Мг! М) + ь()1с .А1!) у= — 2п М! Ьгс™! ' Р, Способы для врвдаввя течеивяв ввдввоств. 160. Првиципвальиые трудности, Так как нзм приходится иметь дело всегда с однородными жидкостями и газами, то уже в самой сущности предмета зало!Нона причина невозможности непосредственного наблюдения течений, В самом деле, в случае однородной среды мы не можем непосредственно различать отдельные частицы и поэтому не имеем возможности следить за их движением в отдельности и тем самым наблгодать их траектории, определять их скорость н т. д.
Правда, по действию движу!цейся жидкости на посторонние тела (например на трубку Пи!о) можно судпть о некоторых средних значениях состояния движения (например скоростей) жидкости в тех местах, где помещены измергпельные приборы. Уто для того чтобы получить общую картину всего течения, чтобы получить представление о форме линий тока или траекторий — для этих целей этн м;годы слишком грубы, не говоря уже о том, что покззания измерительных приборов в общем случае представляют собою только средние значения во времени, Это принципиальное затрудненно — возможность наблюдения движения однородных жидкостей только по их действи!о на посторонние тела— нельзя обойти.
Вдннственно, по возчожно сделать — это взять в качестве посторонних тел такие вещества, котооые хотя и отличаются от рассча трнваемой жидкости св|ич видом (краски), но в оста !ьном ведут себя, как части жидкости, и поэтому не могут влиять на движение жидкости, которое желательно набподать. Тзк, например, в како.-нибудь место течения можно подводить краску и тем сачьп! окрашивать частицы жидкости, проходящие мимо этого честа; тогда эти частица будут отличаться 270 кцтоды экспсеич!витальных иссльдовлний своим внешним видом от других, неокрашенных, и поэтому могут бы!ь наблгодаемы в своем движении; при этом плотность окрашенных частиц не должна значительно отличаться от плотности остальной жидкости.
Таким образом из олнородной жидкости мы делаем неоднороднучо, при!ем, однако, так, чтобы эта неоднородность не изменила характера течения, Дру!.ой метод, который применяется главныч образом в случае изучения дви!кений воздуха, состоит в прнмешивании к некоторым частям дви'куцгегося возлуха л,!ма; но прн этом необходимо следить за тем, чтобы благодаря причешиванню дыма не развивались лобавочные скорости, с попал нием которых первоначальная картина течения была бы нарушена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
