Определение скорости потока приемником воздушного давления

Наиболее распространенным в настоящее время методом определения скорости потока в аэродинамических трубах является способ, связанный с применением насадка, называемого приемником воздушного давления (ПВД). Приемник давления представляет собой сочетание трубки полного напора и приемника статического давления рисунок 2.3.

— Приемник воздушного давления

Рисунок 2.3 — Приемник воздушного давления

Этот прибор регистрирует разницу между полным напором, воспринимаемым отверстием трубки полного напора насадка, и статическим давлением, воспринимаемым статическими отверстиями насадка [10].

Величина статического давления потока Рст связана с величиной скоростного напора для несжимаемой среды уравнением Бернулли q = QV2 /2, и изменяется с изменением скорости V.

Картину обтекания насадка можно схематически представить себе следующим образом. Струйки потока вблизи насадка искривляются, и сам поток разветвляется. В месте разветвления потока скорость сильно уменьшается и перед насадком образуется как бы застойная область с крайне медленным течением. Если взять достаточно тонкую по сравнению с размерами головки насадка струю, подходящую по оси насадка к месту разветвления потока, то можно приближенно принять, что жидкость струи в застойной области почти ие движется, т. е. V = 0, а давление быстро возрастает и в критической точке ДОХОДИТ ДО величины ПОЛНОГО давления Рполн-

В точках, находящихся недалеко от критической, давление резко падает от величины Рполн до Рот и далее по направлению потока давление также понижается, а затем по мере дальнейшего удаления от передней кромки насадка опять повышается, асимптотически приближаясь к статическому. Присутствие державки у приемника давления вызывает торможение потока и тем самым повышает давление. Отверстия для приема статического давления на боковой поверхности удобно делать именно в указанном месте на трубки. Представленный на рисунке 0.0 прибор не является единственным типом ПВД. В некоторых трубках такой же схемы, но иной формы, стараются устранить влияние державки путем выполнения отверстий на большом расстоянии от державки, устройством кольцевой щели, или размещением ряда маленьких отверстий на одной прямой, расположенной так, что влияние подпора на ней неощутимо, т. е. не в одной плоскости с осью державки. Наконец, самолетные насадки часто совсем не имеют державки [14].

Если отверстие полного напора насадка соединить с одним коленом микроманометра, а отверстие статического давления с другим, то микроманометр покажет непосредственно разность давлений Рполн = J^/2 = q и, таким образом, динамическое давление или скоростной напор окажется при помощи системы насадок микроманометр приближенно измеренным.

Скорость потока без учета влияния сжимаемости воздуха V, м/с , вычисляют по формуле

v=Jwq

(2.3)

где q — величина скоростного напора, м/с;

Q — плотность воздуха в рабочей части аэродинамической трубы, кг/м3.

При измерении скорости потока следует вести тщательный учет температуры и давления воздуха. Атмосферное давление Ра измеряется по барометру в Паскалях, температура в градусах.

В действительности мы передаем в широкое колено микроманометра не полное давление Рполн, которое имеется только в критической точке, а некоторое среднее давление потока, имеющее место на поверхности переднего отверстия насадка, так как это отверстие, как бы мало оно не было, практически занимает всегда некоторую конечную площадь и не является точкой. Следовательно, разность давлений Рполн, Рст, которую мы фактически передаем на микроманометр, зависит от формы и размеров насадка и не равна разности между полным и статическим давлениями потока в одной и той же точке.

Изменение температуры в большей степени влияет на плотность воздуха. Поэтому необходимо особенно тщательно контролировать температуру во время опыта для того чтобы определить необходимую и возможную точность отсчетов по микроманометру, поэтому значение скорости V, м/с, вычисляют по формуле

2Qr^h-h^ (2.4)

Гв

где Q — плотность воздуха в рабочей части аэродинамической трубы, кг/м3;

уж вес единицы объема спирта, Н/дм3;

— вес единицы объема воздуха в стандартных условиях, Н/дм3;

h — высота столба жидкости, мм.

Определение скорости потока методом перепада давления

В аэродинамических трубах, в особенности в трубах замкнутого типа с открытой рабочей частью, скорость воздушного потока часто определяется по перепаду давлений [1]. Для этого выбирают две контрольные плоскости. Обычно первая контрольная плоскость совпадает с входным сечением сопла, вторая с выбранным сечением в рабочей части трубы. В выбранных сечениях I и II, рисунок 2.4, в стенках трубы делают от 6 до 10 отверстий, которые во избежание случайных ошибок при измерении давления объединяют в самостоятельные коллекторы (для каждого сечения свой коллектор).

Резервуар микроманометра при помощи резиновой трубки соединяется с отверстиями в стенке аэродинамической трубы, сделанными в каком-нибудь сечении ее форкамеры (сечение 1), а измерительная трубка микроманометра так же соединяется с другими отверстиями в стенке, которые сделаны в исследуемом сечении рабочей части (сечение II) . Если труба открытого типа, то измерительную трубку микроманометра нужно открыть прямо в атмосферу, поскольку в этом случае статическое давление в рабочей части можно принять равным атмосферному Ра - РСт , тогда уравнение Бернулли для двух этих сечений вычисляют по формуле

,<2уД QV22 %)V22 <2-5)

Pi = = Pi +~^ + ^^ = const,

где Q — плотность воздуха в рабочей части аэродинамической трубы, кг/м3;

V - скорость потока воздуха, м/с;

р - величина давления, Па.

В связи с тем, что представленный метод дает тождественное значение результатов применение обуславливается исключительно местными условиями и конструкцией трубы.

— Метод определения скорости воздушного потока в аэродинамической трубе по перепаду давлений

Рисунок 2.4 — Метод определения скорости воздушного потока в аэродинамической трубе по перепаду давлений

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >