Описание экспериментальной установки

В работе проводится экспериментальное исследование косых скачков уплотнения, образующихся при обтекании клина, который установлен в сверхзвуковой аэродинамической трубе. Схема аэродинамической трубы приведена на рис. 2.6. Экспериментальный стенд состоит из ресивера 1, сопла 2, рабочей камеры 3, сверхзвукового 4 и дозвукового 5 диффузоров. Ресивер предназначен для создания на входе в сопло потока с равномерным полем скоростей. Для этого в ресивере установлены специальные решетки – хонейкомбы и сетки. Конструкция плоского сопла с выходным сечением 150´200 мм дает возможность менять геометрию сверхзвуковой части сопла, что позволяет изменять число Маха на его срезе в диапазоне 1,5…2,5.

Рис. 2.6. Схема сверхзвуковой аэродинамической трубы:

1 – ресивер, 2 – сопло, 3 – рабочая камера, 4 – сверхзвуковой диффузор, 5 – дозвуковой диффузор, 6 – клин, 7 – устройство поворота клина

Рабочая часть аэродинамической трубы представляет собой канал прямоугольного сечения размером 150´200 мм и длиной 250 мм. Боковые стенки рабочей части имеют круглые отверстия со вставленными в них стеклами, через которые с помощью оптического теневого прибора ИАБ-451 проводится наблюдение за обтеканием клина. Регулируемый плоский сверхзвуковой диффузор предназначен для торможения сверхзвукового потока с наименьшими потерями полного давления. После сверхзвукового диффузора воздух попадает в дозвуковой диффузор, а из него - в шахту шумоглушения. В рабочей части аэродинамической трубы установлен клин 6, половина угла которого w₀ равна 7°. С помощью специального механизма 7 клин поворачивается относительно своей вершины, что дает возможность изменять величину угла i между направлением вектора скорости и осью симметрии клина. При этом меняется угол поворота потока w = i + w₀ и угол скачка a (рис. 2.7).

Для визуализации течения в рабочей части аэродинамической трубы используется оптический теневой прибор ИАБ-451. Прибор имеет специальный экран, на котором можно наблюдать картину обтекания клина. Фотография обтекания клина при i = 0 приведена на рис. 2.1. На этом рисунке кроме клина видна трубка Пито с отошедшей ударной волной перед ней.

При проведении эксперимента проводится замер давлений в потоке за косым скачком уплотнения (на верхней поверхности клина) Dp₁*¢, Dp₁и давлений в набегающем на клин потоке Dp_н*¢, Dp_н (рис. 2.7). По этим давлениям с использованием формулы Рэлея (см. Приложение 3) определяются число Маха после косого скачка уплотнения М₁ и число Маха невозмущенного потока М_н.