Определение лобового сопротивления шара и начальной турбулентности потока аэродинамической трубы

Практические исследования показали, что между степенью турбулентности и критическим числом ReKp существует определенная связь. Начальная степень турбулентности потока сильно влияет на лобовое сопротивление тел, обтекаемых с отрывом. Шар, облпдающий большой чувствительностью к начальной турбулентности потока, приняли за эталон при нахождении величины степени начальной турбулентности потока, которая обычно выражается в процентах g, вычисляют по формуле

EF (3.8)

= 4^-100% у ср

где VДи2 - среднеквадратичная пульсационной скорости потока;

Ц.р - средняя скорость потока.

Понятие турбулентности потока связано с беспорядочным отклонением от среднего значения действительной скорости потока по величине и направлению, а также давления и других физических величин, характеризующих поток в рассматриваемой точке пространства.

На рисунке 3.25 показан график изменения величины скорости турбулентного потока по времени в произвольной точке, V = f(t).

На рисунке 3.26 представлен график изменения обтекания шара, вызванным образованием турбулентного потока воздуха, Уаш = /2(^е)-

По рисунку 3.27 виден переход, и перемещение точки отрыва S с лобовой части шара на кормовую. Сближение точки перехода Т с точкой отрыва и совмещение с точкой минимума давления представлено на рисунке 3.28.

— Изменения величины скорости турбулентного потока по времени в произвольной точке V = f(t)

Рисунок 3.25 — Изменения величины скорости турбулентного потока по времени в произвольной точке V = f(t)

— Изменения величин обтекания шара, вызванным образованием турбулентного потока воздуха Х = /(^)

Рисунок 3.26 — Изменения величин обтекания шара, вызванным образованием турбулентного потока воздуха Хаш = /2(^е)

— Перемещение точки отрыва S, до критического режима

Рисунок 3.27 — Перемещение точки отрыва S, до критического режима

— Перемещение точки отрыва S, после критического режима

Рисунок 3.28 — Перемещение точки отрыва S, после критического режима

При критическом режиме обтекания уменьшение следа за шариком приводит к уменьшению сопротивления Хаш. После установления на поверхности шара турбулентного пограничного слоя увеличение числа Re, так же как и ламинарном пограничном слое, приводит к увеличению сопротивления Хаш.

На рисунке 3.29 представлена зависимость числа Re от величины сопротивления Хаш.

— Зависимость числа Re от величины сопротивления Х

Рисунок 3.29 — Зависимость числа Re от величины сопротивления Хаш

Область в которой наблюдается падение значение СХаш называется критической. Критическое число Re условно принимают 0,3.

В связи с тем что степень турбулентности потока определяется на основании результатов измерения сил лобового сопротивления шара, то такой способ называется динамическим.

Коэффициент лобового сопротивления шара Сха, вычисляют по формуле

- _ хаш (3.9)

'-•ха — „ с Q * п

где Хаш - лобовое сопротивление шара;

q - скоростной напор, кг/мс2;

5Ш - площадь поперечного сечения шара, м2.

Для постановки эксперимента применяются трехкомпонентные аэродинамические весы, при этом измерения осуществляется по одному компоненту. Механизмы других компонентов Р] и Р] , а также механизм перестановки угла атаки выводятся из работы с помощью арретиров. Схема установки представлена на рисунке 3.30.

1 - шар; 2 - державка; 3 - шарнир передней подвески весов; 4 - шарнир задней подвеске весов; 5 - контргрузы.

Рисунок 3.30 — Схема установки для определения лобового сопротивления

шара

Шар 1 насаживается на державку 2 крестообразной формы. Особое внимание уделяется на, то что вся подвеска шара расположена позади него в задней полусфере. Такая система закрепления обеспечивает сравнительно небольшое влияние всей системы подвески на лобовое сопротивление шара, державка прикрепляется в трех точках к подвеске весов — к двум шарнирам передней подвески 3 и к одному шарниру задней подвески 4.

Контргрузы 5 так же, как и в случае установки модели самолета или крыла, придают системе подвески устойчивость во время опытов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >