平板边界层速度剖面的测定讲义2
- 格式:doc
- 大小:73.00 KB
- 文档页数:2
流体力学实验平板边界层实验报告班级姓名实验日期指导教师北京航空航天大学流体力学研究所流体力学实验平板边界层实验报告一、实验目的测定平板边界层内的流速分布,并比较层流边界层及紊流边界层的速度分布的差别。
二、实验设备本实验使用的是一个二维开路闭口低速风洞,在该风洞实验段中装有两块平板,以分别测量层流及紊流边界层的速度分布。
为测量速度分布,在平板板面上安装有总压排管及静压管。
这些测压管分别用橡皮管连接到多管压力计上,通过测量多管压力计液柱高度推算出速度来,具体原理见后。
为测出实验段风速,在实验段侧壁上装有风速管,风速管的总压孔及静压孔也分别用橡皮管连接于多管压力计上,装备情况见图1。
图1三、实验原理当气流流过平板时由于粘性作用使紧贴平板表面处的流速为零,离开板面速度就逐渐增大,最后达到相当于无粘时的气流速度。
对平板来说,就等于来流速度了。
由于空气粘性很小,只要来流速度不是很小时,流速变化大的区域只局限在靠近板面很薄的一层气流内,这一薄层气流通常叫作边界层。
人为地规定,自板面起,沿着它的法线方向,至达到99%无粘时的速度处的距离,称为边界层厚度δ。
不可压流场中,每一点处的总压P 0,等于该点处的静压和动压122ρv 之和。
p p v 0212=+ρ 则 v p p =-20()ρ(1)因此只需测出边界层内各点处的静压p ,总压p 0,就可计算出各点的速度来。
但考虑到垂直平板方向的静压梯度等于零(即∂∂p y /=0),我们只需在平板表面开一静压孔,所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。
要测边界层内的速度分布就只要测出沿平板法线上各点的总压即可。
p i 0──为各测点的总压。
p i ──为各测点的静压。
v i ──为各测点的速度。
γ ──为多管压力计所使用的液体重度(公斤/米3)。
∆h i ──为各测点总压管与静压管的液柱高度差。
ρ ──为空气的密度,实验时可依据当时室温及大气压强由表查出。
流体力学实验平板边界层实验报告班级姓名实验日期指导教师北京航空航天大学流体力学研究所流体力学实验平板边界层实验报告一、实验目的测定平板边界层内的流速分布,并比较层流边界层及紊流边界层的速度分布的差别。
二、实验设备本实验使用的是一个二维开路闭口低速风洞,在该风洞实验段中装有两块平板,以分别测量层流及紊流边界层的速度分布。
为测量速度分布,在平板板面上安装有总压排管及静压管。
这些测压管分别用橡皮管连接到多管压力计上,通过测量多管压力计液柱高度推算出速度来,具体原理见后。
为测出实验段风速,在实验段侧壁上装有风速管,风速管的总压孔及静压孔也分别用橡皮管连接于多管压力计上,装备情况见图1。
图1三、实验原理当气流流过平板时由于粘性作用使紧贴平板表面处的流速为零,离开板面速度就逐渐增大,最后达到相当于无粘时的气流速度。
对平板来说,就等于来流速度了。
由于空气粘性很小,只要来流速度不是很小时,流速变化大的区域只局限在靠近板面很薄的一层气流内,这一薄层气流通常叫作边界层。
人为地规定,自板面起,沿着它的法线方向,至达到99%无粘时的速度处的距离,称为边界层厚度δ。
不可压流场中,每一点处的总压P 0,等于该点处的静压和动压122ρv 之和。
p p v 0212=+ρ 则 v p p =-20()ρ(1)因此只需测出边界层内各点处的静压p ,总压p 0,就可计算出各点的速度来。
但考虑到垂直平板方向的静压梯度等于零(即∂∂p y /=0),我们只需在平板表面开一静压孔,所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。
要测边界层内的速度分布就只要测出沿平板法线上各点的总压即可。
p i 0──为各测点的总压。
p i ──为各测点的静压。
v i ──为各测点的速度。
γ ──为多管压力计所使用的液体重度(公斤/米3)。
∆h i ──为各测点总压管与静压管的液柱高度差。
ρ ──为空气的密度,实验时可依据当时室温及大气压强由表查出。
流体力学实验平板边界层实验报告班级 ___________________姓名 ___________________实验日期 ________________指导教师 ________________北京航空航天大学流体力学研究所流体力学实验平板边界层实验报告一、实验目的测定平板边界层内的流速分布,并比较层流边界层及紊流边界层的速度分布的差别。
二、实验设备本实验使用的是一个二维开路闭口低速风洞,在该风洞实验段中装有两块平板,以分别测量层流及紊流边界层的速度分布。
为测量速度分布,在平板板面上安装有总压排管及静压管。
这些测压管分别用橡皮管连接到多管压力计上,通过测量多管压力计液柱高度推算出速度来,具体原理见后。
为测出实验段风速,在实验段侧壁上装有风速管,风速管的总压孔及静压孔也分别用橡皮管连接于多管压力计上,装备情况见图1。
橡皮管三、实验原理当气流流过平板时由于粘性作用使紧贴平板表面处的流速为零,离开板面速度就逐渐增大,最后达到相当于无粘时的气流速度。
对平板来说,就等于来流速度了。
由于空气粘性很小,只要来流速度不是很小时,流速变化大的区域只局限在靠近板面很薄的一层气流不可压流场中,每一点处的总压P 。
,1等于该点处的静压和动压-2V 之和。
1P oPv 22( P o P)(1)因此只需测出边界层内各点处的静压 虑到垂直平板方向的静压梯度等于零(即p ,总压P o ,就可计算出各点的速度来。
但考P/ y 0),我们只需在平板表面开一静要测边界层内的速度分P oiP i ----------- 为各测点的静压。
内,这一薄层气流通常叫作边界层。
人为地规定,自板面起,沿着它的法线方向,至达到99%无粘时的速度处的距离,称为边界层厚度3。
压孔,所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。
布就只要测出沿平板法线上各点的总压即可。
为各测点的总压。
--- 为各测点的速度。
——为多管压力计所使用的液体重度(公斤/米3)。
2009年04月20~22日平板附面层速度剖面与厚度的测定
一、实验目的:
1.熟悉附面层速度分布和厚度的测量方法。
2.具体测定平板附面层层流与湍流附面层的速度分布及其厚度。
3.把实验结果与理论计算结果进行比较,分析其差异产生的原因。
二、实验原理:
粘性匀质不可压缩流体,测量边界层内的速度,仍利用风速管(皮托管)测风速的原理,即测出某点的总压P0和静压P后再换算成该点的速度,因为边界层很薄,其厚度往往只有几mm到十几mm,因而只能用极细的探针去探测边界层内的压力。
由于在边界层内部满足∂(P)/∂(Y)=0,即静压P沿着平板的法线方向不变,因此,可以用壁面上的静压P来表示边界层内法线上所有不同高度的静压。
于是,本实验将一根微总压管装在一标架上,使微总压管以很小的间距上下移动,测出不同高度处的总压P0(y)后,即可算出法线上离壁面y处的速度。
实验时,把总压管由壁面逐步往上移动,则测出的总压越来越大。
当移动到某一高度以后,再继续往上移动几个间距,这时所测到的总压已不再随高度的变化而变化。
记录下数据,经软件分析后可得速度边界层厚度和速度剖面,并与理论曲线对照。
理论分析中总是假定从平板(或物体)的前缘(或驻点)就开始形成层流或湍流边界层。
实际上绕流体的运动常常是组合边界层问题,即在物体的前部分首先形成层流边界层,在它的后部分形成湍流边界层,在它们之间还有一个过渡段。
过渡段从层流的失稳点(层流不稳定点)开始直到流动成为完全湍流之点(湍流过渡点)结束。
性质介于两者之间。
为了读出压力的微小变化,本实验采用压力传感器,采用总压和静压之差,将其采集的压力信号转换成电信号,再通过放大器进行信号放大后,输入A/D转换器,由计算机直接计算出速度值。
由于速度剖面是以无量纲形式画成的,因此,不需要计算一点的速度,只要计算出速度的相对值就可以了。
计算各高度上的u y/v和y/δ的值,以y/δ为纵
坐标,u y/v为横坐标作图(其中v是边界层δ处所对应的边界层外缘处的速度,相当于来流速度),从流速分布图上判断各测点处是层流还是湍流边界层。
三、实验装置
风机,风速管,长平板(静压孔) ,坐标标架,压力探头(微总压管),多通道组合箱(压力传感器,测量放大器),电表。
实验数据记录表
思考:
(1) 测边界层内某点速度,为什么只测该点总压就可以了?
(2) 层流边界层和湍流边界层的特征是什么? 定性说明差别原因?。