Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки для исследования пограничного слоя представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема экспериментальной установки для исследования пограничного слоя:

1 – профилированный входной канал, 2 – аэродинамическая труба, 3 – микроманометр, 4 – подвижная пластина, 5 – приемник статического давления, 6 – трубка Пито, 7 – пластина с пограничным слоем, 8 – механизм перемещения трубки Пито, 9 – профиль для демонстрации отрыва пограничного слоя, 10 – щель для сдува пограничного слоя, 11 – клапан щели 10, 12 – отклоняющаяся пластина, 13 - винт отклонения пластины 12, 14 – заслонки перепуска воздуха, 15 – вентилятор, 16 – индикатор перемещения трубки Пито, 17 – лампочка, 18 – регулировочный винт установки уровня жидкости в наклонной трубке в нулевое положение, 19 – регулировочные винты установки микроманометра в горизонтальное положение

Эта установка представляет собой дозвуковую аэродинамическую трубу с прозрачными стенками. Поперечное сечение трубы квадратное размером 100×100 мм. Течение воздуха в трубе обеспечивается за счет создания разрежения на выходе с помощью вентилятора 15. Для получения равномерного поля скорости в трубе вход в нее выполнен в форме сопла Витошинского 1 [6]. В работе проводится исследование пограничного слоя, образующегося на пластине 7. Скорость в сечениях пограничного слоя измеряется в соответствии с методикой, изложенной в Приложении 2. Расчет скорости воздуха проводится по формуле (П.2.3), полученной из формулы (П.2.1), в которую входит разность полного и статического давлений и плотность воздуха r в исследуемой точке пограничного слоя.

При небольшой скорости воздуха в аэродинамической трубе (М<0,3) его плотность по длине трубы можно считать постоянной и равной плотности воздуха в помещении, из которого он засасывается в трубу. В этом случае (В₀ – барометрическое давление, R – удельная газовая постоянная воздуха, Т₀ – температура воздуха в помещении). Для измерения полного давления используется трубка Пито 6, которая может перемещаться поперек пограничного слоя с помощью механизма перемещения 8. Расстояние от стенки до центра приемного отверстия трубки Пито измеряется индикатором 16. Статическое давление измеряется на стенке трубы с помощью приемника статического давления 5. Разность полного и статического давлений, по которой рассчитывается скорость воздуха, измеряется микроманометром 3. Исследования пограничного слоя проводятся в двух его сечениях, расположенных на различных расстояниях от начала пластины. Переход от одного сечения к другому осуществляется перемещением вдоль трубы пластины 4, на которой закреплена трубка Пито. Для демонстрации отрыва пограничного слоя на нижней стенке трубы установлен профиль 9, образующий с верхней стенкой сначала конфузорный (с dp/dx < 0), а затем диффузорный (с dp/dx > 0) канал. В профиле 9 имеется щель 10, через которую подается воздух для сдува пограничного слоя. Задняя часть профиля 9 выполнена в виде поворотной пластины 12, от угла наклона которой зависит величина положительного градиента давления в диффузорном канале. На поверхность профиля наклеены нити, по положению которых можно проследить направление течения.