Определение интенсивности (степени) турбулентности потока аэродинамической трубы двумя способами (1163118)
Текст из файла
1ос:овский Гос с стве|тньй Унивс сптот 1п!..',!.В.Ломоносова ЫЕХАЖПО-ИТИЕ.Т1ЛЕСБ7.".ФАКУЛЬТЕТ 1"~~ЕДРА АБРО~ДЕУАНЖИ И ГАБРОВО . ШПИ;ППИ. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА по специальному практикуму для студентов 4-го курса ОПЩПЯЕНИЕ ИнтжСИВНОСТИ (СТЕПЕНИ) ТУРж ЛЕНТНОСТИ ПОТОКА АЭРОДИНАИИЧЕСКОЛ ТРЛН ДВУМЯ СПОСОБАЫИ ИЯПРЕНЖЧ: ПЕРЕПЬДО[Я ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ШАРА И ТЕРЦОАНЕЯОЪВТРО!.1. Пель работы - определить критическое число Рейнольдса Й, и установить интенсивность турбулентности ЕД потока аэродинэмичес- кой трубы. В результате эксперимента должен быть получен грэ4ик зависимости безразмеРного пеРепэда давлениЯ Р вЂ” Е=-Ф (1) г) ( ф~ — давление в донной части на поверхности шара, ~О, К соответственно статическое давление и скорость набегающего потока, Я вЂ” плотность газа) от числа ф~ = ( а~ - диаметр ь' ° / шаоа и ~ - коэщфициент кинематической вязкости) и определено критическое число ©~ , после чего по известной зависимости Драйдена б = у 'тенин ) оврелеляется интенсивность турбулентности иотоне аэродинамической трубы С ~„.
Кроме того, С ~~ измеряется с помощью термоанемометра при всех участвующих в экспержаенте числах 4.. Таким образом, устанавлива ется зависимость Е ~~ от числа ~а в потоке аэродннэмической трубы и проверяется согласованность (" стыковка" ) результатов в определении ~ ~~ двумя разлпрп~ыми способ,".ми. Описаннс работы составил А.М.Комаров. ОБ'"'1Е СЗ "НИЛ ПО ТГОРИИ БОПРС::. 1. Интенсивность турбулентности — одна пз харакгерпсг -' г-"бу- ленгного потока. Поток, набеганций на тело, обычно заполнен мелкими ь-.; .я.,-.
3 аэродинамических трубах источником таких вихрей являются различные элементы, находящиеся в потоке (спрямляющие решетки, лопатки колен и т.д.), а также сами стенки трубы. При наличии мелких вихрей в потоке скорость его все время пуль сирует ( рис.. 1 ), т.к. несомые потоком разнообразные вихри, дискрет- ные и континуэльные, будут то увеличивать, го уменьшать местную ско- рость в зависимости ог их направления вращения и положения относительно измерителя скорости потока (датчика). Обычные измерители (кро- ме допплеро- и термоанемометричсских),применяемые при аэродин мическн исследованиях, дают лишь осредненную по времени скорость потока. Рис.1 Пульсация скорости пото".а в фиксированной гонге просгрансгва. Зля исследования развитого турбулентного течения, а г"~ ":.,е пзменяющегося во времени возмущающего движения, наложенного на л мпнарно течение, целесообразно представить каждую чз составляешь скорости в виде суммы двух слагаемых: сэеднсго значения, постоянногог.во вре- мени, и отклонения от среднего значснпя.
Такое отклонение от сред- ного значсния, меняющееся во времени, назыв"сгся пульссц:сй. о . — .. самое целесообразно сделать п с давлснпсм. Под средним значанпсм Б качестве меры пульсации обычно берегся ас средне; -:в=".до" гпчное значение, например, (5) ниях. Б таких случаях составляется среднее арифметическое из средних квадратических значений трех составляющих пульсаций, т.е. величина Отношение этой средней пульсационной скорости к средней скорости течения, выражаемое обычно в Я, называется интенсивностью турбулен- гности потока.
Если направление средней скорости потока совпадает с направлением С (что можно всегда сделать соответствующим выбором системы координат), т.е., если ~- = У 3~ = И/=О го мы будем иметь интенсивность турбулентности ° /00% интенсивность турбулентности ~ ~~ определяет первую статпсгическую характеристику турбулентного потока. Бгорая статистическая характеристика — линейная по размерности величина А , называемая масштабом турбулентности, определяет средне: размер области возмущений и дает представление о просгран- ственной структуре турбулентных возмущений. Например, если (с) где ~,г Отношение правлении Х ° называется относительной пульсацией .'.оросги в наОбычно пульсации наблюдаются во всех грех направле- / / коз'..'фициснг корреляции межд; скоростями пульсацгй М и Ы в -3':-.т .1~ и ы~, лспо:эпяп~сся н~ оси О/ на расстоянии /'=~д -~~ <7 го это будет среднгп' размер (в направлении осп Р~ ) области статистически связанных между собой пульсаций скорости //.
(поперечный масштаб турбулснтности) . И третья характсристика турбулентности — щункция ~фь/ распределения кинетической энергии пульсаций по частотам Д этих пульсаций во времени. Величина Г(п~ Й- определяет долю энергии пульсаций с частотой, лежащей в интервале ~Ю, С + Ы/ь.) , в общей, отнесенной к единице массы осредненной энергии пульсационного движения, распределенной по вссм частотам с плотностью /=~ Ф / . Из определения функ- цпи распределения следует, что (ЕО) Исследования показан, что в обычных аэродинамических трубах интенсивность турбулентности потока колеблется в пределах 0,1 — 2 "„, но в специальных трубах может доводиться до величин„ как на порядок меньше,гак и боЛьше.
Турбулентность естественного атмосферного воздуха на высогс нескольких сот метров равна ~~ 0,02$. 2. Влияние интенсивности б ленгносг.. потока на азсо намиче- ские хаюактеоисгпки и ха акте обтекания азлпчных тел. Несмотря на свою, ."залось бы, малую величину интенсивность турбулентности Я погона в трубе сильно влияег на характер обтекания а следовательно, и на аэродинамические характеристики различных тел. Это связано с тем, что при увеличении ~ ламинарная часть погранич- ного слоя на геле резко сокращается, гак как ламинарный пограничный слой мало устойчив, п начальная турбулентность потока его легко "раскачивает". Внутри прилегающего к телу пограничного слоя, где рез ко тормозится внешнсе гсчснпе вязкой жидкости илл газа поверхностью гела (ог н"ибольшзго значсния вне слоя до н~-.ля на самой поверхносгп происходит переход иэ ламинарной (слоистой) ".ормы гсчснпя в турбулентную — с пульсациями скорости во вс..
напраглсп-=., '.; -.о.-.'.снпымп на основное направленное течение. Поперечные пульсации приводят к увеличению крутизны ("наполненности") профиля скорости пограничного слоя у стенки в сравнении с ламинарным, и поэтому Здесь ~~,® — компонента скорости в пограничном слое, параллельная поверхности тела, координата ф, имеет начало в точке на поверхности и направлена по внешней нормали. Одной из основных аэродинамических характеристик обтекаемого потоком тела является его полное лобовое сопротивление Я, г.е.
про- егп~пя главного вектора системы всех аэродинамическгп." сил, действунщг тт на тело, на направление средней скорости К~ невозмущенного телом потока. Обычно вместо силы А. рассматривают безразмерную величину где У вЂ” характерная для данного гела плошадь.
Злементарную аэродинамическую силу, дейсгвуюшую на элемент поверхности тела б/(~ , мояно разложить на две компонснгы, одна пэ кото- рых направлена по нормали, а друг"ч — в касательной плоскости к по- верхносгп тела в рассматриваемой гочка: это будут соответственно элементарные силы давления /~ и трения (. . Интеграл по всей поверхности ~ тела ог прое:авгий всех элементарных сил давления на направление ~/, есть сопротивление давления (или Формы) Ху гела: ЛЗ) Аналогично, сопротивление трения А т — есть интеграл по безотрываю / ':о о' .'.асмой части ~ поверхносгп тела Г~ Х -/ ~ сл~'г;У,)с~6 Х гак что Х = Хр Х . По закону трения Ньютона величина T в точке на поверхности тела на единицу площади '-- ®,=.
где И. — козффициент динамической вязкости. В силу указанных выше особенностей профиля скорости в турбулентном пограничном слое имеет место (11) и поэтому Х7- с увеличением <~ сильно возрастает. Текил образом, для тел, у которых главной составляющей лобового сопротивления является трение, а не сопротивление, вызываемое силами давления, возрастание интенсивности турбулентности потока увели швает козсщициенг общего лобового сопротивления С~ .
К таким хорошо обте- каемым телам относятся гыжсгинки, поставленные плоскостью по потоку, а также, при мали~ углах атаки, фюзеляхи и крылья самолетов, корпуса ракет, дирижаблей, кораблей и г.п. У таких тел трение достигает 70-80 ~ ог общего сопрогпвленпя. Не всегда, однако, возрасганпе интенсивности турбулентности потока увеличивает сопротивление гела. у гол, сопротивления которых зависит, главным образом, ог распределения давлений ',сопротивления Формы ~~ ), в турбулентном потоке иногда создается меньшее сопротивление, чем в ламинарном. Это справедливо, в основном, для так называемых "плохообгекасмых" тел с тупой кормовой частью. Классическим примером таких тел является шар.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
