Загрузил Юлия Каун

2

Реклама
Балтийский государственный технический универститет
«Военмех» им. Д. Ф. Устинова
Кафедра А9
«Плазмогазодинамики и теплотехники»
Лабораторная работа №2
«Определение аэродинамических характеристик профиля крыла по
измеренному распределению давления на его поверхности»
Выполнил:
Каун Ю.В.
Проверил: Циркунов Ю. М.
Санкт-Петербург
2016
Цель работы
Замерить распределение давления по поверхности профиля крыла и,
используя эти опытные данные, найти аэродинамические коэффициенты:
лобового сопротивления сх, подъёмной силы cy, момента тангажа cmz, а также
определить местонахождение центра давления.
Схема установки
Результаты измерения
Таблица 1
α°
7
0
-7
2
152
108
-40
4
90
150
-140
5
44
127
155
5а
-147
-57
30
5б
-180
-118
-52
6
-122
-98
-63
7
-44
-43
-40
8
10
-10
-9
9
62
-98
-350
10
42
-115
-351
11
8
-140
-340
12
-14
-147
-304
Показания манометров приведены в мм
Температура 20 °С; атмосферное давление 775 мм рт. ст.
13
0
-23
-45
14
7
0
-6
15
15
12
10
∆ℎп
151
152
152
Расчет скоростного напора невозмущенного потока
трубка Пито-Прандтля
Удельный вес воды в манометре:
𝛾 = 0,001
кгс
Па
= 9806
3
см
м
Плотность воздуха в аэродинамической трубе:
с2
𝜌 ≈ 𝜌0 = 0,125 кгс ∗ 4
м
Скоростной напор равен:
𝑣∞ = √
2∆ℎ𝛾
= 49,27 м/с
𝜌
Вычисление коэффициентов давления сp
Коэффициент давления в i-м отверстии на крыле:
𝑐𝑝𝑖 =
𝑝𝑖 − 𝑝∞
𝛾𝛿 ∆ℎ𝑖
=
𝑣2
𝛾п ∆ℎПито
𝜌∞ 2∞
Таблица 2
2
0,2
2
4
1,5
5
5
2,6
6,6
5а
13
13,2
5б
25
17,5
6
47
18
7
91
13
8
120
7,5
9
2
-3
10
3
-4
11
4
-4,6
12
5
-5
13
44
-6,8
14
89
-4
15
120
-2
152
90
44
-147
-180
-122
-44
10
62
42
8
-14
0
7
15
𝑐𝑝𝑖
1
0,59
0,29
-0,97
-1,19
-0,8
-0,29
0,07
0,41
0,28
0,05
-0,09
0
0,05
0,1
∆ℎ𝑖
мм
108
150
127
-57
118
-98
-43
-10
-98
-115
-140
-147
-23
0
12
𝑐𝑝𝑖
0,71
0,99
0,84
-0,38
-0,78
-0,65
-0,28
-0,07
-0,65
-0,76
-0,92
-0,97
-0,15
0
0,71
∆ℎ𝑖
мм
-40
-140
155
30
-52
-63
-40
-9
-350
-351
-340
-304
-45
-6
10
𝑐𝑝𝑖
-0,26
-0,92
1,02
0,2
-0,34
-0,42
-0,26
-0,06
-2,31
-2,31
-2,24
-2
-0,3
𝛼 = −7°
𝛼 = 0°
𝛼 = 7°
мм
№ точек
xi
yi
∆ℎ𝑖
мм
-0,04 0,07
Координатная диаграмма для угла атаки α = 0°(масштаб профиля 1:1, cp 50:1)
Сp=f(x)
Cp=f1(y)
Координатная диаграмма для угла атаки α = 7°(масштаб профиля 1:1, cp 50:1)
Сp=f(x)
Cp=f1(y)
Координатная диаграмма для угла атаки α = −7°(масштаб профиля 1:1, cp
30:1)
Сp=f(x)
Cp=f1(y)
Определение Jx и Jy для угла атаки α = 0°(масштаб профиля 1:1, cp 50:1)
Сp=f(x2/100)
Cp=f1(y2/10)
Определение Jx и Jy для угла атаки α = 7°(масштаб профиля 1:1, cp 50:1)
Сp=f(x2/100)
Cp=f1(y2/5)
Определение Jx и Jy для угла атаки α = −7°(масштаб профиля 1:1, cp 30:1)
Сp=f(x2/100)
Cp=f1(y2/10)
Расчёт профиля с углом атаки 𝛂 = 𝟎°
b=150 мм – длина хорды профиля
Используя полученные выше координатные диаграммы находим 𝑐𝜏 и 𝑐п по
формулам:
1
𝑏
1
𝑐п = ∫0 (𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в )𝑑𝑥;
𝑏
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝑐𝜏 = ∫𝑦𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к )𝑑𝑥
𝑏
Вычислим интегралы по сумме площадей на координатных диаграммах с
учётом знаков
−880,32 + 2918,19
𝑐п =
= 0,2717
50 ∙ 150
348,16 − 313,45
𝑐𝜏 =
= 0,0046
50 ∙ 150
Вычислим cx и cy:
𝑐𝑥 = 𝑐𝜏 cos 𝛼 + 𝑐п sin 𝛼 = 0,0046
𝑐𝑦 = −𝑐𝜏 sin 𝛼 + 𝑐п cos 𝛼 = 0,2717
Вычислим силу лобового сопротивления и подъемную силу:
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑋 = 𝑐𝑥
𝑆 = 1,0266 Н
2
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑌 = 𝑐𝑦
𝑆 = 60,6383 Н
2
S – единичная площадь,𝑆 = 1 ∙ 𝑏 = 0,15 м2
Коэффициенты Jx и Jy вычислим так же, как 𝑐𝜏 и 𝑐п , используя
соответствующие диаграммы
𝑏
1
𝐽𝑥 = − 2 ∫(𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в ) 𝑑𝑥 2
𝑏
0
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝐽𝑥 = −
1
∫ (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к ) 𝑑𝑥 2
2
𝑏
𝑦𝑚𝑖𝑛
𝐽𝑥 = −
−143 + 5268,91
∙ 100 = −0,4556
50 ∙ 1502
= −0,0008
𝐽𝑦 =
350,14 − 444,41
∙ 10
50 ∙ 1502
Коэффициент тангажного момента: 𝑐𝑚𝑧 = 0,5(𝐽𝑥 + 𝐽𝑦 ) = −0,2282
Тангажный момент: 𝑀𝑧 = 𝑐𝑚𝑧
2
𝜌∞ 𝑣∞
2
Определим центр давления:𝑥д =
𝑆𝑏 = −7,6395 Н ∙ м
−𝑀𝑧
𝑌 cos∝+𝑥 sin∝
= 0,126 м = 126 мм
Расчёт профиля с углом атаки 𝛂 = 𝟕°
b=150 мм – длина хорды профиля
Используя полученные выше координатные диаграммы находим 𝑐𝜏 и 𝑐п по
формулам:
1
𝑏
1
𝑐п = ∫0 (𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в )𝑑𝑥;
𝑏
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝑐𝜏 = ∫𝑦𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к )𝑑𝑥
𝑏
Вычислим интегралы по сумме площадей на координатных диаграммах с
учётом знаков
3396,87 − 97,78
𝑐п =
= 0,4399
50 ∙ 150
520,56 − 117,04
𝑐𝜏 =
= 0,0538
50 ∙ 150
Вычислим cx и cy:
𝑐𝑥 = 𝑐𝜏 cos 𝛼 + 𝑐п sin 𝛼 = 0,107
𝑐𝑦 = −𝑐𝜏 sin 𝛼 + 𝑐п cos 𝛼 = 0,4301
Вычислим силу лобового сопротивления и подъемную силу:
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑋 = 𝑐𝑥
𝑆 = 23,8804 Н
2
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑌 = 𝑐𝑦
𝑆 = 95,9901 Н
2
S – единичная площадь,𝑆 = 1 ∙ 𝑏 = 0,15 м2
Коэффициенты Jx и Jy вычислим так же, как 𝑐𝜏 и 𝑐п , используя
соответствующие диаграммы
𝑏
1
𝐽𝑥 = − 2 ∫(𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в ) 𝑑𝑥 2
𝑏
0
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝐽𝑥 = −
1
∫ (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к ) 𝑑𝑥 2
𝑏2
𝑦𝑚𝑖𝑛
𝐽𝑥 = −
−3484,99
∙ 100 = −0,3098
50 ∙ 1502
𝐽𝑦 =
676,44 − 575,25
∙ 5 = −0,0004
50 ∙ 1502
Коэффициент тангажного момента: 𝑐𝑚𝑧 = 0,5(𝐽𝑥 + 𝐽𝑦 ) = −0,1547
Тангажный момент: 𝑀𝑧 = 𝑐𝑚𝑧
2
𝜌∞ 𝑣∞
2
Определим центр давления:𝑥д =
𝑆𝑏 = −5,1789 Н ∙ м
−𝑀𝑧
𝑌 cos∝ +𝑋 sin∝
= 0,0527 м = 52,7 мм
Расчёт профиля с углом атаки 𝛂 = −𝟕°
b=150 мм – длина хорды профиля
Используя полученные выше координатные диаграммы находим 𝑐𝜏 и 𝑐п по
формулам:
1
𝑏
1
𝑐п = ∫0 (𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в )𝑑𝑥;
𝑏
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝑐𝜏 = ∫𝑦𝑚𝑖𝑛 (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к )𝑑𝑥
𝑏
Вычислим интегралы по сумме площадей на координатных диаграммах с
учётом знаков
−1396,67 + 598,65
𝑐п =
= −0,1773
30 ∙ 150
209,89 − 377,42
𝑐𝜏 =
= −0,0372
30 ∙ 150
Вычислим cx и cy:
𝑐𝑥 = 𝑐𝜏 cos 𝛼 + 𝑐п sin 𝛼 = −0,0158
𝑐𝑦 = −𝑐𝜏 sin 𝛼 + 𝑐п cos 𝛼 = −0,1806
Вычислим силу лобового сопротивления и подъемную силу:
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑋 = 𝑐𝑥
𝑆 = −3,5263 Н
2
2
𝜌∞ 𝑣∞
𝑌 = 𝑐𝑦
𝑆 = −40,3065 Н
2
S – единичная площадь,𝑆 = 1 ∙ 𝑏 = 0,15 м2
Коэффициенты Jx и Jy вычислим так же, как 𝑐𝜏 и 𝑐п , используя
соответствующие диаграммы
𝑏
1
𝐽𝑥 = − 2 ∫(𝑐𝑝н − 𝑐𝑝в ) 𝑑𝑥 2
𝑏
0
𝑦𝑚𝑎𝑥
𝐽𝑥 = −
1
∫ (𝑐𝑝л − 𝑐𝑝к ) 𝑑𝑥 2
𝑏2
𝑦𝑚𝑖𝑛
𝐽𝑥 = −
−393,55 + 1129,15
∙ 100 = −0,11
30 ∙ 1502
= 0,0006
𝐽𝑦 =
676,44 − 575,25
∙ 10
30 ∙ 1502
Коэффициент тангажного момента: 𝑐𝑚𝑧 = 0,5(𝐽𝑥 + 𝐽𝑦 ) = −0,0547
Тангажный момент: 𝑀𝑧 = 𝑐𝑚𝑧
2
𝜌∞ 𝑣∞
2
Определим центр давления :𝑥д =
𝑆𝑏 = −1,8312 Н ∙ м
−𝑀𝑧
𝑌 cos∝ +𝑋 sin∝
= 0,0463 м = 46,3 мм
Скачать