Файл: Отчет по лабораторной работе 2 по дисциплине Механика жидкости и газа.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Факультет:	Аэрокосмический
Специальность:	24.05.02 Проектирование авиационных
	и ракетных двигателей
Специализация:	Проектирование авиационных двигателей
	и энергетических установок
Кафедра:	Авиационные двигатели

Отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине
«Механика жидкости и газа»

На тему:	Измерение и осреднение скорости потока

Студенты	Гафурова Эльнара Маратовна	(				)
	Максимов Даниил Антонович	(				)
	Шамсутдинов Альмир Марисович	(			)
Группа	АД-20-2с

---

Принял: Матюнин В.П. 
Дата: _________ 

Пермь, 2023

СОДЕРЖАНИ

Введение 3

1 Краткая теория измерения скорости 3

2 Описание лабораторной установки и измерительного оборудования 5

2.1 Устройство и схема аэродинамической трубы 5

2.2 Схема препарирования 5

3 Физическая модель изменения измеряемого давления 6

4 Математическая модель 7

5 Порядок проведения эксперимента 8

6 Результаты прямых измерений 8

6.1 Основные данные 8

6.2 Результаты первичной статистической обработки измерений 8

6.3 Осреднение результатов расчета скорости и давлений 9

7 Результаты измерения и теоретического расчёта 11

8 Анализ результатов 13

Заключение 14

Приложения.......................................................................................................... 15

---

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы: ознакомиться с основными методами и средствами измерения скорости и освоить их применение.

Задачи работы:

– ознакомиться с лабораторной установкой и правилами техники безопасности при работе с ней;

– изучить измерители скорости;

– осуществить измерения в неравномерном потоке;

– провести осреднение измерений и анализ результатов.

ВВЕДЕНИЕ

Скорость полета – одна из важнейших характеристик для любого летательного аппарата, которая напрямую зависит от давления, так как чем больше скорость самолета, тем сильнее на него давит встречный воздушный поток (скоростной или динамический напор). Соответственно, для того чтобы рассчитать скорость потока необходимо измерить перепад давлений (избыточное давление), при этом используя трубку Пито. Нужно заметить, что, измеряя по трубке Пито перепад давлений, можно с лёгкостью определить скорость полёта из уравнения Бернулли.

Данные о скорости потока дают необходимую информацию о том, каков будет расход и какую скорость необходимо создать самолету для нормального полета. Поэтому главным образом необходимо вначале определить где и зачем измеряется давление. Ранее это было описано в лабораторной работе №1.

Осреднение значений, как поля скоростей, так и давлений, необходимо главным образом инженеру для дальнейших расчетов и выявления некоторых закономерностей. Реальные же значения используются в большей степени для решения сложных трехмерных задач, поэтому параметры на входе нужны более точные, похожие на реальные.

1 КРАТКАЯ ТЕОРИЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

Ранее из уравнения Бернулли было получено выражение:

(1)

Из формулы (1) видно, что чем больше число Маха, тем меньше будет относительная ошибка измерения скорости. Проделав вычисления при разных числах Маха, получается некоторая зависимость. При возможно применение косвенных методов измерения, а при

---

– прямых (непосредственных).

Прямые методы измерения скорости:

• 
  «Колдун» - аэродромный ветроуказатель. С помощью него можно судить о направлении ветра, в какую сторону направлен носок «колдуна» туда и будет направлен поток воздуха. Также с его помощью можно дать оценку силе ветра по углу подъема «колдуна» относительно его опоры. Данное приспособление часто применимо на аэродромах вблизи посадочной полосы, с помощью которого пилоты судят о характере посадки самолета. Имеет довольно простую, но габаритную конструкцию.
  
• 
  Чашечный анемометр – наиболее распространенный вид анемометра. Состоит из четырех полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси. Измерение скорости таким прибором довольно простое, так как между скоростью потока и частотой вращения ротора наблюдается линейная связь. При этом, чем больше чашек имеет конструкция, тем большая плавность хода наблюдается при вращении. Плюсы этого устройства в том, что скорость ветра определяется при любом направлении ветра и устройство имеет простую конструкцию. Минусы: большие габариты из-за крупных чашек, что приводит увеличению момента инерции и большим вибрациям, следовательно, возникают трудности в балансировке прибора; не улавливает медленные порывы ветра; из-за большой охватываемой площади невозможно обеспечить точечного замера.
  
• 
  Турбоанемометр. Это более компактные устройства, работающие по аналогичному принципу с чашечными, но в дополнение имеют турбо датчик расхода и флюгер для указания направления ветра. При порывах ветра или газа осуществляется вращение крыльчатки (ветрового колеса), через систему зубчатых колес на стрелки счетного механизма передается крутящий момент. Такой прибор обеспечивает более точечный замер из-за своих малых размеров и отсутствий вибраций. Главный минус – не самоориентирующийся по ветру конструкция, для ориентации используют флюгер.
  
• 
  Термоанемометр. Конструкция предусматривает термопару, теплопотери которой фиксирует прибор в результате ее обдува. Также имеется нить накаливания, через которую пропускается электрический ток и в результате от интенсивности обдува температура нити меняется, что влияет на сопротивление металла нити. Такой анемометр позволяет проводить локальные измерения в точке.
  

---

Косвенные измерения:

Применение дроссельных устройств (в основном в составе расходомеров): диафрагма (шайба), сопло, труба Вентури – все эти устройства дают интегральные замеры, то есть полные замеры.

Диафрагма наиболее проста и имеет наименьший размер, но вносит максимальные потери напора, которые являются потерями на «удар» Борда-Карно при расширении струи. Минимальные потери имеет расходомер Вентури. Однако, он имеет максимальную длину и относительно дорог.

Скорость жидкости или газа в данной точке определяют с помощью трубки Пито-Прандтля, в которой объединены в одном корпусе приемники полного и статического давлений. Таким образом, с помощью трубки Пито-Прандтля проводят локальные измерения.

---