Разновидностью дымового метода является метод «дымящей проволочки». В этом случае струйки дыма образуются при испарении микрокапель масла или глицерина с поверхности проволоки, установленной перед моделью. Нагрев проволоки осуществляется за счет пропускания через нее электрического тока.
Наиболее доступной установкой для наблюдения и изучения дымовых спектров обтекания является дымовая аэродинамическая труба. (рис. 4.1). Дымовая аэродинамическая труба относится к классу дозвуковых прямоточных аэродинамических труб с закрытой рабочей частью. Рабочая часть имеет прямоугольную форму сечения с размерами сторон 0,588х0,048 м. Передняя стенка рабочей части выполнена из прозрачного органического стекла, а задняя – откидная и окрашена в черный цвет. Исследуемая модель 14 устанавливается на штырях механизма управления углами атаки модели 16, смонтированного на задней стенке рабочей части. Здесь же на задней стенке рабочей части нанесена шкала, по которой определяется угол атаки модели.
Принцип работы дымовой трубы состоит в следующем. Центробежный вентилятор 8 засасывает воздух из атмосферы через мелкую проволочную сетку I, сопло 2. Далее воздух попадает в рабочую часть 3. На выходе из рабочей части установлена перфорированная перегородка 6, выполняющая роль хонейкомба. Из рабочей части воздух направляется в успокоительную камеру 7, откуда вентилятор выбрасывает его в атмосферу. Для создания дымовых струек в сопле трубы установлена гребенка 18. Дым в гребенку подается из камеры дымогенератора 12, в котором происходит частичное сгорание и испарение масла, поступающего из масленки 11. Положение дымовых струек по размаху модели изменяется при помощи рукоятки управления гребенкой 17. Скорость потока в рабочей части трубы устанавливается с помощью реостата 15, регулирующего обороты электродвигателя вентилятора. величина скорости потока в рабочей части контролируется с помощью флюгарки 5. Шкала, показывающая отклонение флюгарки под действием потока, проградуирована по среднерасходной скорости потока в рабочей части трубы.
Рис. 4.1
Наблюдение и регистрация дымовых спектров обтекания моделей выполняется при включенных осветительных лампах 4.
1. Ознакомиться с устройством и принципом работы дымовой аэродинамической трубы.
2. Установить испытываемую модель на штыри механизма управления углами атаки.
3. Привести трубу в действие.
4. Определить скорость потока в рабочей части и вычислить число Рейнольдса потока (за характерный размер принять длину хорды модели).
5. Сфотографировать или зарисовать спектры обтекания моделей для различных режимов обтекания и различных углов атаки.
6. Сделать вывод о влиянии углов атаки и параметров потока на положение точек присоединения и схода.
МЕТОДЫ НИТЕЙ И МАСЛЯНОЙ ПЛЕНКИ
(МАСЛЯНЫХ КАПЕЛЬ)
Эти методы рассматриваем совместно с целью сопоставления результатов визуализации.
Метод нитей, благодаря своей простоте, низкой стоимости, наглядности, получил наибольшее распространение в практике аэродинамического эксперимента. Экспериментаторы успешно применяют его не только в дозвуковых и сверхзвуковых аэродинамических трубах, газодинамических и гидравлических установках, но и в натурном летном эксперименте. Не претендуя на исчерпывающую полноту вскрытия структуры обтекания, этот метод визуализации позволяет установить основные структурные особенности взаимодействия потока с моделью.
Суть метода заключается в том, что к поверхности модели или к тонким струнам в пространстве окружающем модель, одним концом приклеиваются гибкие, тонкие, легкие нити небольшой протяженности. Совокупность таких нитей позволяет визуализировать структуру потока у поверхности тела или в окружающем его пространстве. Протяженность нитей определяет разрешающую способность метода. Обычно в областях течения, где имеют место крупные вихревые структурные образования, применяют нити протяженностью около 20 мм, там же, где структуры мелкие, используют более короткие нити (до 5 мм).
обычно используют шелковые волокна, хлопчатобумажные нити, нити из тонкой шерсти. В высокоскоростных потоках можно применять и более грубые нити из нейлона, капрона. Этот метод применяют и в высокотемпературных потоках, используя тонкие нити из углерода или вольфрамовые проволочки. Высокой контрастности визуализируемой картины добиваются, варьируя цвет поверхности модели и нитей.
Расшифровка картин, визуализированных методом нитей, сводится к анализу поведения нитей в потоке. Если поток стационарен, то нити устанавливаются примерно вдоль линий тока. В нестационарном, безотрывном потоке нить вибрирует вокруг осредненной во времени линии тока. В отрывной области потока концы нитей смещаются в направлении, противоположном основному потоку. У точки отрыва нити колеблются хаотично.
Метод масляных капель (так называемая сажемасляная визуализация) основан на том, что благодаря касательным напряжениям, возникающим у поверхности модели в результате вязкого взаимодействия потока с поверхностью, масляная пленка или масляные капли увлекаются в направлении линий тока.
Этими двумя методами визуализируют поверхностные линии тока, по которым можно судить о направлении и интенсивности потоков у поверхности модели.
Применение флюоресцирующих масел (или добавок к ним) при ультрафиолетовом освещении дает возможность судить не только о линиях тока, но и о касательных напряжениях на поверхности.
Консистенция масла, применяемого для визуализации, зависит от скорости, плотности и температуры потока. При больших скоростях и плотностях потока применяют более густые масла типа «автол». При малых дозвуковых скоростях – трансформаторное или веретенное масло. В качестве красящих добавок используют газовую сажу или типографскую краску либо мелкие порошки металлов. Цвет пигмента связан с цветом модели. Для светлой подстилающей поверхности в качестве добавки применяют газовую сажу или черную типографскую краску, для темной – алюминиевую пудру или двуокись титана.
Экспериментатору для работы
по расшифровке спектра желательно иметь «твердый», т.е. «сухой» отпечаток
визуализированной картины. Этого достигают двумя способами: либо в масло
добавляют легко испаряющиеся в потоке добавки (например, керосин), либо в
некоторый момент времени поток запыляют, вводя в него мелкодисперсный
порошок (например, мел). Порошок, оседая на визуализируемую поверхность,
впитывает излишки масла и тем самым высушивает ее.
В методе флюоресцирующей масляной пленки наилучшими и легко доступными добавками являются керосин или осветительное масло. Наблюдают пленку в темноте при ультрафиолетовом освещении. Поверхность модели при этом окрашивают в светлые тона нефлюоресцирующей краской.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.