Описание экспериментальной установки

Экспериментальное исследование течения в турбулентной струе проводится на установке, схема которой приведена на рис. 4.3. Установка состоит из сопла 1, выравнивающего участка 2, камеры сгорания 4 и центробежного вентилятора 6. Сопло 1, спрофилированное по формуле Витошинского [6], позволяет получать струю с начальным полем скорости газа, близким к равномерному. Избыточное давление газа перед соплом 1 создается центробежным вентилятором 6. Камера сгорания 4, работающая на керосине, необходима для подогрева воздуха до заданной температуры. Между соплом 1 и камерой сгорания 4 располагается цилиндрический участок 2 с сеткой, в котором происходит выравнивание поля скорости газа. При проведении эксперимента измеряются поля скорости и температуры газа в шести сечениях струи, одно из которых находится на срезе сопла, а остальные пять сечений на расстояниях = 15,5; 21,3; 27; 32,8 и 38,6 от среза сопла.

Скорость газа в струе рассчитывается по разности полного и статического давлений (р^* - р) и плотности газа r, зависящей от температуры:

.

Полное давление (давление торможения) р^* измеряется с помощью насадка полного давления (трубки Пито) 8. Так как исследуется дозвуковая изобарическая струя, давление во всех точках которой постоянно и равно атмосферному давлению (р = В₀), то можно сразу измерить избыточное полное давление (Dр^* = р^* - р = р^*- В₀) с помощью датчика давления 13, одна полость которого соединена с трубкой Пито, а другая сообщается с окружающей средой. Датчик давления 13 преобразует избыточное полное давление в аналоговый электрический сигнал, который с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 14 переводится в цифровой код, направляемый в компьютер 15. Полная температура газа в струе измеряется термопарой 10, электрический сигнал от которой преобразуется АЦП 12 в цифровой код и регистрируется с помощью компьютера 15.

Насадок полного давления 8 и термопара 10 закреплены на подвижной каретке 9, перемещающейся в вертикальном и горизонтальном направлениях, что позволяет измерять поля скорости и температуры на различных расстояниях от сопла. Координаты датчика полного давления и термопары измеряются с помощью датчика перемещения (на рисунке не показан), сигнал от которого также через АЦП подается в компьютер.