РАЗДЕЛ 2.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАМОДЕЙСТВИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
С ГЕНЕРАТОРАМИ ВИХРЕЙ.
Развитие экспериментальной базы наземных аэродинамических модельных испытаний в
аэродинамических трубах является основой фундаментальных и прикладных
исследований в авиационной науке. Определение сил и моментов, действующих на
тела в потоке воздуха, является одной из главных задач в экспериментальной
аэродинамике.
Для этой цели при создании аэродинамических труб разрабатываются
специализированные измерительные системы, получившие название «аэродинамические
весы».
Одновременно с созданием аэродинамических труб (АДТ) как в нашей стране, так и
за рубежом получили развитие методические разработки с целью повышения
достоверности результатов модельных исследований.
Известны работы, выполненные в этой области в ряде стран за рубежом,
объединенных в организацию AGARD (США, Франция, Англия, ФРГ, Канада,
Нидерланды, Италия). Там проведены испытания, сравнительный анализ и отдельные
обобщения причин расхождения результатов испытаний, полученных в различных АДТ.
Частично проведено сравнение этих результатов с испытаниями в свободном полете
(летные испытания и отстрелы моделей на полигонах).
Для получения аэродинамических характеристик ЛА в широком диапазоне скоростей и
высот полета используются аэродинамические трубы, в которых проводятся
испытания моделей. Результаты испытаний могут быть использованы только в
случае, когда при постановке экспериментальных исследований учитываются законы
моделирования, устанавливаемые в теории подобия.
При выполнении модельных испытаний в аэродинамических трубах должны учитываться
и устраняться источники возникновения погрешностей аэродинамических испытаний –
технологические, методические, метрологические и вычислительные.
2.1 Экспериментальное оборудование для исследования влияния генераторов вихрей
на характеристики пограничного слоя плоской пластины
2.1.1 Измерение параметров потока
Измерение давления имеет большое значение в экспериментальной аэродинамике не
только для определения состояния газа [1]. Зная распределение давления на
обтекаемом теле в потоке газа, можно определить действующие на тело силы, а,
измерив давление в соответствующих точках поверхности тела или стенки
аэродинамической трубы, можно определить местную скорость и скорость
невозмущенного потока.
Применяемые для определения давления приборы (манометры) обычно измеряют
разность между двумя давлениями. Если одним из этих давлений является
абсолютный вакуум, то манометр измеряет абсолютное давление. Если этим
давлением является атмосферное давление, то манометр показывает избыточное
давление. При аэродинамических экспериментах чаще всего измеряется разность
между атмосферным давлением и статическим давлением набегающего потока. Такие
измерения производят манометрами различного типа.
При изучении движения жидкости или газа большое значение имеют понятия
статического и полного давления.
Статическое давление в невозмущенном потоке можно определить как давление,
которое действовало бы на стенку тела, движущегося вместе с потоком. Полным
давлением называется давление заторможенного газа [1].
Измерение статического или полного давления при помощи прибора, движущегося
вместе с потоком, практически неосуществимо.
Измерение статического давления
Статическое давление обычно измеряют при помощи неподвижного по отношению к
потоку насадка. Для этой цели на стенке обтекаемого тела в точке, где линии
тока не искривлены и параллельны линиям тока невозмущенного потока,
устанавливают нормально к поверхности статический датчик давления, который
соединен с манометром. Если не учитывать небольших возмущений, вносимых
отверстием в датчике, то воспринимаемое манометром давление равно статическому
давлению в невозмущенном потоке.
Статическое давление в потоке может изменяться от точки к точке в направлении,
нормальном к скорости невозмущенного потока лишь в том случае, если линии тока
имеют кривизну. Если линии тока являются прямыми, то поперечные градиенты
скорости не изменяют статического давления. Поэтому наилучшие условия измерения
статического давления невозмущенного потока имеют место при течении вдоль
стенки с прямолинейными образующими (рис. 2.1, а), где все линии тока прямые
(если не учитывать возмущений, вызываемых пограничным слоем).
а) б)
Рис. 2.1. Измерение статического давления [1].
а) – на плоской стенке; б) – на криволинейной стенке
Наличие тонкого пограничного слоя на криволинейной стенке с практически
постоянным давлением поперек слоя не препятствует проникновению статического
давления в приемное отверстие извне пограничного слоя. Если установить датчик
статического давления нормально к стенке, обтекаемой вдоль криволинейной
образующей, то он воспримет местное статическое давление, в общем случае
отличающееся от давления в точках нормали, находящихся в потоке.
Измерение полного давления
Так, как в работе будут проводиться преимущественно эксперименты по определению
характеристик потока в пограничном слое, остановимся более подробно на технике
измерения полного давления.
Известно, что торможение частиц газа вдоль линии тока, проходящей через
критическую точку тела, происходит настолько быстро, что теплопередача и потери
на трение в этом процессе практически отсутствуют [1]. Поэтому в дозвуковом
потоке частицы газа на этой линии претерпевают лишь изоэнтропические изменения,
и полное давление в критической точке, где скорость равна нулю, практически
равно первоначальному давлению торможения в форкамере аэродинамической трубы.
Потери на трение имеют
- Киев+380960830922