Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.


Разработка экспериментальной установки определения параметров на срезе сопла в дозвуковой аэродинамической трубе

Номинация: Лучшее конструкторское решение










Рис 3.1. Принципиальная схема дозвуковой аэродинамической трубы.
Рис 3.1. Принципиальная схема дозвуковой аэродинамической трубы.

Рис. 3.2. аэродинамических весов для измерения сил и моментов действующих на тело, обтекаемого потоком воздуха.
Рис. 3.2. аэродинамических весов для измерения сил и моментов действующих на тело, обтекаемого потоком воздуха.




Рис 3.3. Принципиальная схема сопла и ПВД с жидкостным микроманометром.
Рис 3.3. Принципиальная схема сопла и ПВД с жидкостным микроманометром.

Рис 3.4. Схема прибора для измерения скорости потока.
Рис 3.4. Схема прибора для измерения скорости потока.

Гаврюшев Алексей.
Гаврюшев Алексей.

Воробьёв Е.А.
Воробьёв Е.А.

Оценить:

Рейтинг: 3.24

Автор: Гаврюшев Алексей Игоревич. Наставник: Воробьёв Е.А.
Город: Москва
Место учебы: ГБОУ СПО Политехнический колледж №42

Цели и задачи: изучения конструкции аэродинамической трубы, последовательности проведения эксперимента и методики расчета для определения давления на срезе сопла.

Способы и методы реализации проекта: проведение эксперимента и расчетов.

Предполагаемые результаты реализации проекта: осуществления опытно-экспериментальной и учебно-исследовательской деятельности студентов, внедрения в учебный процесс и получения практических навыков.

Обоснование проекта: Аэродинамическая труба- установка создающая поток газа (воздуха) с целью изучения воздействия его на обтекаемый объект, а также для изучения аэродинамических явлений.

С помощью аэродинамической трубы определяются силы , возникающие при полёте или движении объекта , исследуются их устойчивость, оптимальные формы объекта. В специальных аэродинамических трубах исследуется нагревание и теплозащита исследуемых объектов.

В проекте представлена действующая экспериментальная установка определения параметров на срезе сопла в дозвуковой аэродинамической трубе, принцип работы аэродинамической трубы. Приведена апробированная методика расчета и проведения испытания для определения давления на срезе сопла. Уникальность экспериментальной установки.

1. Общие сведения: принцип работы аэродинамической трубы

Аэродинамическая труба- установка создающая поток газа (воздуха) с целью изучения воздействия его на обтекаемый объект, а также для изучения аэродинамических явлений (Рис. 1.1).

С помощью аэродинамической трубы определяются силы , возникающие при полёте или движении объекта , исследуются их устойчивость, оптимальные формы. В специальных аэродинамических трубах исследуется нагревание и теплозащита объектов.

Опыты в аэродинамической трубе основаны на принципе обратимости согласно которому перемещение тела относительно воздуха(или жидкости) можно заменит движением воздуха , набегающего на тело. Для моделирования движения тела в покоящемся воздухе необходимо создать в аэродинамической трубе равномерный поток, имеющий в любых точках равномерные или параллельные скорости, плотность и температуру. Обычно в аэродинамической трубе исследуется обтекание модели проектируемого объекта его частей и определяются действующие на него силы (Рис. 1.2).

В аэродинамике больших скоростей потока или скорость полёта ЛА характеризуется числом Маха.

М< 1 - дозвуквая M=1-звуковая М>1 -сверхзвуковая М>5-гиперзвуковая

В аэродинамике используют отношение скорости полёта ЛА к скорости звука. Для получения сверхзвуковой скорости газа в рабочей части аэродинамической трубы применяют сопло Лаваля, которое представляет собой сначала сужающийся, а затем расширяющийся канал. В сужающейся части скорость потока увеличивается и в наиболее узкой части канала (сопла) достигает скорости звука, в расширяющейся части сопла скорость становится сверхзвуковой и увеличивается до заданного значения , соответствующего числу Маха в рабочей части. Каждому числу Маха отвечает определённый контур сопла. Поэтому в сверхзвуковых аэродинамических трубах для изменения числа Маха в рабочей части применяют сменные сопла или сопла с подвижным контуром, позволяющим уменьшить форму сопла.

В диффузоре сверхзвуковой аэродинамической трубы скорость газа должна уменьшаться, а давление и плотность возрастать, поэтому его делают, как сопло, в виде сходящегося - расходящегося канала. В сходящейся части сверхзвуковая скорость течение уменьшается, а в некотором сечении возникает скачёк уплотнения (ударная волна) , после которой скорость становится дозвуковой . Для дальнейшего замедления потока контур трубы делают расширяющимся , как у обычного дозвукового диффузора.

2. Классификация аэродинамических труб.

По конструкции:

- прямого действия

- замкнутого действия По виду рабочей части:

- с открытой рабочей частью

- с закрытой рабочей частью

По скорости потока в рабочей части:

- дозвуковые М<1 (Re=103-105)

- околозвуковые 0,8 < М < 1,2

- сверхзвуковые 5>М>1,5

- трубы широкого диапазона 0,4 < М < 5

- трубы переменной плотности

3. Устройство аэродинамической трубы

Принципиальная схема дозвуковой аэродинамической трубы.
(см. рис 3.1.)

1  - сопло

2 - рабочая часть

3 - диффузор

4 - вентилятор

5 - испытуемая модель

6 - аэродинамические весы

7 - ПДВ (пневмо-воздушный датчик)

8 - жидкостный манометр

Принципиальная схема аэродинамических весов для измерения сил и моментов действующих на тело, обтекаемого потоком воздуха. (см. рис 3.2.)

М-модель,

У-устройство для измерения угла атаки,

П-противовесы для балансировки весов.

Принцип работы одного элемента аэродинамических весов для замеров силы лобового сопротивления.

Лобовое сопротивление - сила препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Создание первых органических весов относится к началу века и связано с им. Н.Е.Жуковского. это были механические весы при помощи которых Жуковский проводил свои знаменитые опыты по определению аэродинамических характеристик тел.Аэродинамические весы - установка или система для измерения составляющих аэродинамических сил и моментов, действующих на модель в аэродинамической трубе (АДП). По принципу действия подразделяются на механические и электрические . Согласно лабораторной работе №5 , устанавливаем испытываемую модель на аэродинамических весах, закрепляем её и включаем установку. После входа трубы на режим установившегося потока в рабочей части, уравновешиваем весовые элементы и записываем показания весов манометра , а также измерения сил действующих на обтекаемое тело по разности местонахождения груза на шкалах динамометра.

4. Определение параметров воздуха на срезе сопла и 4.1. Методика расчета и проведения испытания для определения давления на срезе сопла (см. PDF-файл)

Заключение

В проекте представлена разработка экспериментальной аэродинамической трубы и её измерительных приборов, также проведены расчеты определения параметров давления на срезе сопла В дальнейшем представляется необходимым автоматизация режимов измерений с использованием современных контрольно-измерительных приборов и автоматов.

Список литературы

1.  Аэродинамика, Н.В.Краснов. Москва, 2004г.

2.  Аэродинамика больших скоростей, Н.С.Аржаников. Москва 2005

3.  Аэродинамика, Т. Карман.2001 г