平板附面层实验指导书

《平板附面层实验指导书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、粘性流体力学课程实验指导书适用专业：航空宇航推进理论与工程编写：黄国平南京航空航天大学能源与动力学院2005年8月有压力梯度平板附面层实验一实验目的1,通过实验，强化对湍流/层流平板附面层区别的认识，了解平板附面层受压力梯度影响的特性，加深对相关理论知识的理解。2,学习和掌握测量平板附而层的实验方法。3,在压力梯度近似为无时，测定平板上某一点的沿法向速度分布，由此定出该点的附面层性质（层流或湍流）、算出附面层厚度6和位移厚度并用经验公式计算出附面层/和F,与实验数值进行对比分析。4,进行有压力梯度（学生口行设计压力梯度情况）的平板附面层进行测量，获得速度型分布和附而层6和戻，

2、与无压力梯度情况的测量结果进行对比分析。二实验设备如图1所示，木实验所使用的风洞设备可分为3段，包括风洞进气段、平板附面层风洞为二维吸气式，在风洞进气段有喇叭型进气口从环境大气屮抽吸空气，并具有整流格栅等使气流均匀进入实验段。风洞实验段两侧用玻璃来作为壁面板，以便于观察实验段内部的情况。实验段乂可分为无压力梯度平板附面层段和可调压力梯度段。两段的风洞下方都是一平直板，长330m,宽48mm,上而沿流向分布有测量平板壁面静压的静压孔，共14个，第一点距平板前缘65mm,点与点Z间距离15mm。在无压力梯度平板附而层段冇一段保持与下平板间通道为无压力梯度流动的上平板；而在可调压力

3、梯度段则是一块可调倾斜度的斜板，由专门的螺杆旋钮来调节。在图1屮所标示截而位置进行附而层测量。测量附而层总压的探针安製在一微型座标架（由螺旋测微器改造）上来进行移动。风洞下游抽气节流段既包括了真空泵（或鼓风机）作动力的抽气管路系统，也有电动蝶阀來实现对风洞流速的改变。本实验各测点表压（包括平板静压和附面层总压）的测量都使用“U”型水排压力计或倾斜微压计，也可以用电子压力传感器和计算机数据采集系统来测量。大气压力由水银气压计测量，并由实验室温度计读出大气温度。另外，实验段斜板调节装置也可读出斜板倾斜角度。三实验原理1,基本平板附面层测量原理本实验的风洞为吸气式，故实验环境的大气

4、压匕加可近似作为来流总压也可以在移动附面层总压探针测量时将测到的附面层外主流总压值（比如通道中部的总压）作为來流总压。根据附面层理论，我们可以认为平板附面层内沿壁面法向静压相等。因此，可以由测压仪表直接测取平板上被测点的静压，并将此静压作为附面层边缘主流的静压伫。这样可由总静压比查气动函数表或由流体力学公式：♦L(1)(2)(3)PL—小（―）00_可以求出附而层外主流马赫数气流的音速。由下式计算：仏=JkRTg=#•尺•几,”•（1+弓（册J?尸上式屮7；切是环境大气温度。由此可以算岀主流速度对于某个设定的平板附面层测量截面，采用单根总压探针来游测速度的剖面：一根总压探针

5、安装在微型座标架上，可沿平板法向）,移动，并测出移动距离的大小，把总压探针的连接管接到“U”压力计一端（或压力传感器等）。由平板壁面沿法向上移动探针并进行若干•次位置和压力的测量。当压力计另一段通大气吋，测出的数据就是被测压力的表压值轴（第i次测量,i=l〜N）。当发现继续往上测，压力读数•值不变，这就气流总压已最大值，测点已进入附面层外主流。当探针和平板壁面接触时，计下螺旋测微器读数，各测点的读数值减去初始位置值再加上探针厚度（数据由实验教师提供）的一半作为测点离壁面的距离X。由于平板附而层内沿壁而法向静压相等，就可以通过测到的总压分布计算出各点的马赫数寻=（1+号（MJ?

6、）口并由（2）式算出的音速可以得到气流速度。如果实验屮主流马赫数AC小于0.3,可以将整个流动视为不可压流，这时可以采用下面的速度计算方法：~zP■（w/）实验准备。①将电动阀的电机引线与稳压电源的正负极接好，红线接“正”，绿线接“负”,将稳压电源的电压选择开关拨到24-27V,打开电源开关，为下调节气流速度做准备。②检查各测压接点处有无漏气现象，测试仪器仪表工作是否正常。③记下实验台的当时的实验大气条件（环境大气压力和温度）。无压力梯度的附面层测量分析进行无压力梯度的附面层测量，获得其附面层速度分布，并绘制速度剖面图。实验吋首先需确定主流马赫数，判断是否是不可压缩流；然后测

7、量并得到附=Pg-PiP通过处理计算结果得到了这个测量截面上各高度的流速后，就可以绘出速度剖面图，我们一般把怀=0.99对应的开值做为附面层厚度力。1,有流向压力梯度平板附面层测量原理当调节图1屮的可调倾斜度斜板时，可以得到各种扩张程度或收缩程度的流动通道形状。依据流体力学原理，在流速为亚音速时（本实验就是亚音速），流道而积的扩张或收缩将使气流减速增压或加速减压，从而在可调压力梯度实验段形成逆（流向）压力梯度或顺（流向）压力梯度。实验者在设定好一定的斜板角度后，通过在平板上布置在测点及其上游的静压孔（3