Задачи общего физико-механического практикума по аэромеханике (1125742), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Если минимальное сечение канала окажется в рабочей части, перекрытой моделью, при числе Маха набегающего потока меньше единицы, на модели возникнут местные сверхзвуковые зоны, которые замыкаются ударными волнами. При какой-то все еше дозвуковой скорости сверхзвуковая область на модели достигнет стенок рабочей части. В этом случае увеличение давление в форкамере или уменьшение давления в камере смешения эжектора практически не увеличивает скорость набегающего потока (она остается дозвуковой), а приводит лишь к изменению положения и формы ударных волн на теле. Это явление называют "запиранием" трубы.

чЗапирание" трубы может произойти и без модели за счет роста пограничного слоя. При больших числах Маха минимальное сечение сопла настолько меньше поперечного сечения рабочей части, что остается минимальным сечением канала даже при довольно сильном загромождении рабочей части моделью. Поэтому "запиранне" трубы при больших числах Маха не происходит. В случае перфорированных стенок чзапирание" не происходит, т.к.

поток вблизи модели расширяется за счет вытекания части воздуха за перфорированную стенку. В конце рабочей части вытекший за стенку воздух вливается в общий поток. (Иногда конец рабочей части делают несколько расширяющимся. В разогнавшийся на этом участке поток эжектируют возлух из-за перфорнрованной стенки. Применяется также и принудительный отсос воздуха из-за перфорированной стенки, что делает поток более равномерным и уменьшает пограничный слой.) Кроме того, перфорированная стенка обладает свойством гасить падающие на нее ударные волны и волны разрежения.

При обдувании моделей сверхзвуковым потоком головнаа ударная волна после отражения от твердой стенки или от свободной ~ренины струн (в случае трубы с открытой рабочей частью) может попасть на модель и исказить ее аэродинамические характеристики. Использование перфорированных стенок позволяет продувать в трубе более крупные модели и моделировать взаимодействие тел с безграничным потоком. 93 1/ l «/,/ // 2- ммм 3- мем Фзем 4. Вмееееммере 3- ееммееме еммне реееееа камеры 6 меееехуемве неделе Рис. 4. Схема оптического прибора ИАБ-451 3.

Оптическая установка Изменение плотности газа в потоках с большими околозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями позволяет использовать оптические методы для получения качественной, а иногда и количественной картины течения. Одним из самых распространенных методов оптического исследования потоков является метод полос Теллер~ нашедший многие применения при изучении плоских и осесимметричных газодннамрческих течений. В задаче при получения теневой картины течения используется зер- кально-меннсковый прибор Максутова ИАБ-451, схема которого приведена на рис.

4. Лучи от источника света 1 проходит через щель 2 с помощью плоского лиагонаяьного зеркала, сферического зеркала н менисковой линзы преобразуются в паРаллельный пучок, который, пройдя через рабочую часть б с защитными стеклами 5, фокусируется с помощью менисковой линзы, сферического зеркала и плоского лиагонального зеркала. В фокальной плоскости наблюдательной трубы параллельно щелевому источнику света устанавливается непрозрачная пластинка 3 - нож Фуко, рас- стояние до которой от оптической оси может меняться.

После прохождения через фокус лучи с помощью линзы попадают в видеокамеру 4. Если в рабочей части трубы есть области с градиентом плотности, лучи отклоняются от своего первоначального направления и ие попадуг в фокус наблюдательной трубы. Часть отклонившихся лучей задерживается ножом. Поэтому на экране области с градиентом плотности, вызывающим отклонение лучей большее, чем расстояние до ножа от оптической оси, окажутся затененными. Отсекая ножом все лучи, кроме отклоненных, можно наоборот, сделать эти области более светлыми. (Замегим, что вместо ножа Фуко можно использовать тонкую нить. Тогда на экране окажутся затененными полосы, которые соответствуют градиентам плотности, отклоняющим лучи на расстояние, равное расстоянию до нити от оптической оси. Меняя положение нити, можно получить на экране картину распределения градиента плотности в потоке.) На теневой картине отчетливо видны ударные волны, линии Маха, точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный, области отрыва пограничного слоя и т.д.

2. Измеря тельно-регистрнруюи1ая система Измерительно-регистрирующая система состоит: 1. датчики давления для измерения давления (для данной задачи- давления в форкамере установки — Ре, полного давления в рабочей зоне установки — Р,, статического давления в рабочей зоне установки — Р ), 2. коммутатор сигналов датчиков, 3. аналого-цифровой преобразователь АЦП, 4.

контроллер связи с ЭВМ, 5. цифровая видеокамера — для фиксирования теневой картины течения газа в рабочей части установки, 6. персональный компьютер — ЭВМ. 95 В системе используются датчики полного давления типа ИКД. Принцип работы, которых заключается в следующем — измеряемое давление воспринимается упругим чувствительным элементом, перемещение которого преобразуется индукционным преобразователем в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Баянов сыма арвбора икд Рис.б.

блочная схема прибора ИКД. Измерительная часть системы построена на базе молульной аппаратуры в стандарте фирмы ЬСап1 и состоит из коммутатора сигналов ЬС- 102, аналого-цифрового преобразователя ЬС-301, контроллера связи с ЭВМ ЬС1-01 и ЬС-010. Теневая картина течения в рабочей части фиксируется при помощи цифровой видеокамеры КОСОМ с возможностью наблюдения картины течения на экране монитора ЭВМ и телевизионного монитора у рабочей части установки. Программное обеспечение задачи работает в среде операционной системы %щботчз-9а. Программа написана на языке О - программирования в среде ЬаоУЕ1% чб.1 и представляет собой вид виртуального прибора с возможностью представления результатов измерения и обработки данных в режиме КЕАЬ Т1МЕ на экране монитора ЭВМ и записи результатов исследования в виде протокола в файл. Программа позволяет оператору производить накопление наблюдений по мере анализа состояния процесса по показаниям виртуального прибора многократно с фиксированием результатов в протокол.

Теневая картина потока фиксируется в специальный файл параллельно с работой виртуального прибора. В 97 качестве программного обеспечения работы системы визуализации ис- пользуется программа Ь!ет3000. Порядок включения установки н измерительно-регистрирующей системы: 1. включить питание ЭВМ, 2. вюпочить питание блока измерительной аппаратуры ЬСагд, 3. включить питание датчиков давления, 4.

вюпочить питание осветителя теневого прибора, 5. вкпочить питание видеокамеры и монитора, б. запустить программу ргаИПга.г1, 7. запустить программу Ь(еч300.ехе, 8. открыть задвюкки аэродинамической установки и вывести установку на заданный режим (выполняется оператором установки), 9. по показаниям на виртуальном приборе произвести фиксирование наблюдений и теневой картины в файлы.

Порядок выкмочения установки и измерительно-регистрирующей сис- 1. закрыть задвижки аэродинамической установки (выполняется оператором установки), 2. произвести распечатку протокола и теневой картины, 3. выключить питание датчиков давления, 4. выюпочить питание блока измерительной аппаратуры ЬСапЬ 5. выключить питание видеокамеры и монитора, б. включить питание ЭВМ, 7. выключить питание осветителя теневого прибора.

б. Порядок проведениа работы Давление торможения в форкамере измеряется с помощью трубки Пито. В рабочей части давление торможения за ударной волной определяется трубкой Пито с прямым срезом, который делается лля того, чтобы входное отверстие трубки полностью находилось за прямой ударной волной. Статическое давление в рабочей части определяется с помощью отверстия на боковой стенке. В качестве источника слабых возмущений используется кончик щлы, установленной параллельно скорости навстречу потоку и укрепленной на держалке трубке Пито. Температура торможения определяется термометром.

В работе требуется определить следуюшие величины: Р„Р,Т„Т,р„р,У,а,М. где Р, р, Т, У, а, М - давление, плотность, температура, скорость, скорость звука и число Маха в рабочей части потока, Рею, ре - лавление, температура и плотность торможения. Параметры потока определяются по нзоэнтропнческим формулам, а число Маха определяется тремя различными способами.

Определение параметров потока по изоэитропнческнм формулам В этом способе нзмершотся величины Рю Р и Тс. Давление торможение измеряется в форкамере, где поток всегда дозвуковой. Если течение непрерывно, можно считать, что давление торможения вдоль линии тока сохраняется. Поэтому Р, измеренное в форкамере, будет равно давлению торможения в рабочей части трубы. Давление в рабочей части трубы, Р, измеряется в рабочей части с помошью отверстия на стенке. За Тс приближенно принимается температура воздуха на улице, так как баллоны, из которых воздух поступает в трубу, находятся под открытым небом, воздух в баллонах практически покоится, а по пути движения газа по трубопроводу его температура торможения не изменяется.

Остальные параметры вычисляются: 1. По формуле (15) определяется число Маха по известным давлению торможения Р, и Р. 2. Зная число Маха и температуру торможения по формуле (13) вычисляется Т. 3. Далее, зная температуру определяем скорость звука, по формуле а =,АКТ, где у = 1.4 для воздуха, и Я = 287 Джl(кг К). 4.

Характеристики

Список файлов учебной работы