Определение параметров потока газа в сверхзвуковой аэродинамической трубе (1125745), страница 3
Текст из файла (страница 3)
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-регистрирующая 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-9в. 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. включить питание осветителя теневого прибора, 5. вкпочить питание видеокамеры и монитора, б. запустить программу ргаИПга.г1, 7. запустить программу Ь(еч300.ехе, 8. открыть задвижки 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, Рем, рс - 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. Пользуясь определением числа Маха определяем скорость: гг = аМ .
5. Плотности р и р определяются из уравнения состояния р — Р~(НТ), р — РАКТд. 99 Рис. б. Пример теневой картинки, получаемой во время проведения практикума Г!о теневой картинке необхолимо определить число Маха и угол Маха. Определение числа Маха сверхзвукового потока по углу Маха По теневой картине потока определяем угол Маха сг и находим число Маха по формуле з!па = 1/М . Определение числа Маха сверхзвукового потока по формуле Рэлея Измерив с помощью отверстия на боковой стенке статическое давление перед ударной волной Р и с помощью трубки Пито с прямым срезом давление торможение за ударной волной, Р, .
определяем число Маха в набегающем потоке по формуле Рзлея (2!). Поскольку из формулы Рэлея невозможно выразить число Маха явным образом, найти решение уравнения (21) тем илн иным численным способом !например, методом Ньютона). Полученный результат можно проверить по таблице 2 (приложение 2). Результаты измерений и вычислений необходимо занести в таблицу ! . 100 ~Табл а 1.
Экспериментальные данные и вычисления Список литературы. 1. Седов Л.И., Механика сплошной среды, т.1 и 2, М. "Наука", 1970. 2. Черный Г.Г., Газовая динамика, М. "Наука", 1989. 3. Баранов В.Б., Гнцроаэромеханиика и газовая динамика, из-во МГУ, 1989 4. Попов С.Г., некоторые задачи и методы экспериментальной аэромеханики, М., ГИТТЛ, 1952. Приложение 1. Вывод Формулы Рзлея 1. Пользуясь соотношениями Ренкина-Гюгонию, выразим число Маха за ударной волной, Мз, через число Маха перед ударной волной, М, . Прежде всего введем понятие критической скорости. Пусть в некоторой точке скорость потока равна местной скорости звука. Такую скорость назовем критической и обозначим ее а,.
Перепишем Интеграл Бернулли в виде в виде у Р !' а' а. а~ у+! + — + — + сг, 2 у — 1 р 2 у — 1 2 у — 1 2(у — 1) 101 Из последнего соотношения Ренкина-Гюгонио (следствие закона сохранения энергии) следует, что а, ие меняется прн переходе через ударную волну. Запишем уравнение Бернулли перед и за фронтом ударной волны: 1; у Р, у+1 — + — = а, (П1) 2 у — 1 р, 2(у-1) Р; у Р, у+1 — + — = а.
г у-1р, г(у-1) ' (П2) г'1гг Возводя обе части равенства в квадрат и используя определения скорости звука и числа Маха, получаем равенство + 1)г МгМг ~( 1)Мг + 2) (( 1)Мг + 2) Разрешая послелнее соотношение относительно М имеем: у — 1 г+ — + 2у 2уМ,' — (у — 1) (П5) 102 Используем также слегка преобразованное второе нз соотношений Ренкина-Гюгонио (следствие закона сохранения импульса): ! г р+ 1 р+ г (ПЗ) Р1 р~ Рг )г Исюпочая Р/р, и Рг/рг из уравнений (П1)-(ПЗ) получим: г — (г; — г'г)(1 — — ') = О.
(П4) Так как при переходе через ударную волну г'; гь г' (иначе р, = р, Р, = Р и разрыва нет), поэтому Г г;=а,' Пользуясь соотношениями (П1)и (П2) получим: 3. Пользуясь нззвтропнческой формулой (15): У О !+У М2 и из соотношений (5) н (6) получаем формулу Рзлея (21): ' (П7) ! г Приложение 2 Таблица 2. Таблица основных газодинамических функциИ длн воз а т~т Ра~рм РД~м Р~Ре 0,00 1,0000 0 9983 0,9995 0 9988 0,05 0 9930 0,9980 0,9950 0,9888 0,9803 0,10 0,9844 0,15 0,9955 0,20 0,9725 0,9921 0,9694 0,9575 0,25 0,9877 0,9564 0,9395 0,9823 0,30 0,9188 0,9761 0,9413 0,35 0,9690 0 8956 0 9243 0,40 0 8703 0,9611 0,9055 0,45 0,8430 0 9524 0,50 0,8852 0,8142 0,9430 0,8634 0,55 0,7840 0,9328 0 8405 0,60 0,7528 0 9221 0 8164 0,65 0,7209 0 9107 0,7916 0,70 103 2.
Закон сохранения импульса прн переходе через ударную волну может быть переписан через число Маха в виде: Р+УРМ Р +УРМ Откуда получаем: Р 1+ М2 (Пб) Р, 1+ум2 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
