Исследование распределения давления на поверхности цилиндра при обтекании его плоскопараллельным потоком

Федеральное агентство по образованию РФ

Читинский государственный университет

Кафедра тепловых электрических станций

Лабораторная работа №5

«Исследование распределения давления на поверхности

цилиндра при обтекании его плоскопараллельным потоком»

Выполнил: студенты гр.ТЭС-06-2

                                                                                    Усов М.Г. и Владимирский Ю.Ю.

                                                                            Проверил: Стрельников А.С.

Чита 2008.

Цель работы:  

         Измерение распределения давления на поверхности цилиндра, построение векторных диаграмм распределения давлений и расчет на её основе сил сопротивления и коэффициента лобового сопротивления.

Краткие теоретические сведения.

            При обтекании цилиндра поперечным потоком, на его поверхности образуется пограничный слой. В передней точке j=0° толщина пограничного слоя равна 0. При дальнейшем обтекании толщина пограничного слоя увеличивается.

Возможны два режима обтекания цилиндра – ламинарный и турбулентный.

                                                         

                                                          Частицы воздуха в ламинарном пограничном слое

отрываются от поверхности и позади цилиндра образуют два сильных вихря при Re>2300.

Точка отрыва ламинарного пограничного слоя находится примерно при j=82°.

Турбулентный пограничный слой при j=140°.

Схема и параметры установки:

1.  Коэффициент сужающего устройства: ……m=0,7.

2.  Диаметр диафрагмы…………………………dд=0,01 м.

3.  Площадь отверстия диафрагмы………

4.  Внутренний диаметр трубы……………….. dтр=0,02 м.

5.  Площадь сечения трубы………………

6.  Трубы стальные  новые шероховатость …...D=0,06*10^-3 м.

7.  Относительная шероховатость трубы……..=0,006.

8.  Динамическая вязкость воздуха ………….m=18,1*10^-6 Па*с.

Порядок обработки опытных данных:

1.  Определяем плотность воздуха после диафрагмы:

, где R - газовая постоянная для воздуха: R=287 Дж/кг*К.

2.  Объёмный расход находим по формуле:

, где DРд=Р₁-Р_2,

Р₁-давление перед диафрагмой

Р₂- давление после диафрагмы

F_д- площадь отверстия диафрагмы

r-плотность воздуха после диафрагмы

m-коэффициент расходомера

3.  Находим массовый расход:

,где r- плотность воздуха после диафрагмы.

4.  Определяем плотность воздуха в невозмущенном потоке:

, где Р₃- давление невозмущенного потока.

5.  Скорость невозмущенного потока:

, где r¢ - плотность воздуха потока; F¢ - площадь поперечного сечения невозмущенного потока.

6.  Определяем критерий Рейнольдса по диаметру цилиндра:

, где d – диаметр цилиндра.

7.  Определяем силу лобового сопротивления :

8.  Определяем подъёмную силу:

DS – Участок боковой поверхности цилиндра

8.  Коэффициент лобового сопротивления и подъёмной силы:

,  , где F – площадь проекции цилиндра на плоскость, перпендикулярную направлению потока.

Данные измерений:

Р_н.y.= 101325 Па                   Т_н.y.=293 К

a P4	0°	30°	60°	90°	120°	150°	180°	210°	240°	270°	300°	330°
Max	120	100	25	-20	-25	-20	-25	-20	-20	-25	-20	70
Mid	110	100	20	-15	-20	-20	-20	-20	-20	-20	-15	60
Min	100	80	15	-10	-10	-10	-10	-10	-10	-5	-5	40

	P1, Па	P2, Па	P3, Па
Max	3500	-1600	70
Mid	3000	-1550	250
Min	2800	-1450	280

Результаты расчетов: