Измерение пульсаций в сжимаемых потоках с помощью термоанемометра

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 12
1.1 Назначение и краткое описание установки 12
1.1.1 Основные элементы аэродинамического тракта установки 13
1.2 Измерительное оборудование 16
1.2.1 Термоанемометр постоянного тока ТПТ-2 17
2 ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ В СЖИМАЕМЫХ ПОТОКАХ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОАНЕМОМЕТРА 21
2.1 Методика тарировки датчиков 23
2.1.1 Уравнения теплообмена для датчиков термоанемометра 23
2.1.2 Определение коэффициентов чувствительности датчиков 26
2.2.1 Прямая тарировка датчиков 28
2.2.2 Аналитические соотношения для коэффициентов чувствительности датчиков термоанемометра 29
2.2.3 Методика экспериментального определения коэффициентов чувствительности 31
2.2 Интерпретация данных термоанемометрических измерений в сжимаемых потоках 34
2.2.1 Вихревая мода 39
2.2.2 Энтропийная мода 40
2.2.3 Акустическая мода 41
2.2.4 Другие случаи 45
2.3 Методика обработки результатов термоанемометрических измерений 46
2.3.1 Определение интенсивностей пульсаций параметров потока 46
2.3.2 Расчет погрешностей определения < m >, , RmT0 48
2.3.3 Определение акустической моды пульсаций 49
3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 52
4 РАЗРАБОТКА ЗАЩИТНЫХ МЕР ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШУМА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ Т - 325 66
4.1 Анализ условий безопасности 66
4.2 Шум, как вредный фактор 69
4.3 Мероприятия по снижению шума 71
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 77
5.1 Целесообразность разработки с экономической точки зрения 77
5.2 Составление сметы затрат на проведение НИР 80
5.3 Определение эффективности НИР 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
Список используемых источников 88





Купить

Пульсации в потоках жидкостей и газов играют важную роль в процессах смешения в химической технологии, авиационной и космической технике, энергетике, двигателестроении и т.д. Влияние пульсационных процессов на характер обтекания тел потоком, на структуру самого потока очень велико: это и инициирование перехода от ламинарного течения к турбулентному, и изменение положения зоны отрыва потока, и влияние на аэродинамические характеристики элементов конструкции летательных аппаратов, и многие другие явления. При этом роль пульсаций, физическая природа их воздействия обычно менее изучены по сравнению с последствиями этого воздействия. Создание расчетных методов, физических и математических моделей требует наличия информации о структуре пульсаций. Этим объясняется большой интерес как к результатам исследований пульсаций с помощью известных методов, так и к разработке новых перспективных методов измерений.
При малых скоростях основную роль при смешении играют пульсации скорости, то есть турбулентность потока. В высокоскоростных сжимаемых течениях, особенно когда скорость газа достигает транс- и сверхзвуковых значений, помимо турбулентности (вихревой моды пульсаций) возникают пульсации температуры, давления, плотности (составляющие энтропийную и акустическую моды) и другие.
Турбулентное течение жидкости и газа является наиболее распространенным видом движения и его исследование имеет большое прикладное значение. Однако до сих пор проблема турбулентности все еще далека от полного разрешения. Имеющиеся отдельные достижения в этой области исследований относятся в основном к теории изотропной турбулентности — простейшего типа турбулентного течения. Попытки разработки теории неизотропной турбулентности пока не привели к ощутимым результатам. Наиболее эффективными являются методы, основанные на обобщении экспериментальных материалов.
Анализ опытных данных [1] показал, что задача сильно упрощается, если пространственное обтекание решетки свести к обтеканию эквивалент-ной плоской сетки. В этом случае в качестве характерного размера решетки целесообразно использовать не диаметр d ячейки решетки, как это обычно принято, а диаметр прутка bэкв эквивалентной сетки.
Основными геометрическими параметрами решетки являются:
— коэффициент заполнения

S = 1 — F1/F0  1- 0,907 d2/D2 (1)

где F1 — площадь отверстия решетки,
F0 — площадь одного из шестиугольников, из которых состоит вся площадь решетки,
D — расстояние между центрами отверстий (рисунок 1);
— относительная толщина решетки l/d;
— число Рейнольдса

,

где UМ — местная скорость потока в центре отверстия;
 — кинематическая вязкость;
bэкв — диаметр прутка эквивалентной сетки, определяемый по формуле:

.

При одинаковых коэффициентах заполнения решетки имеют более высокий коэффициент сопротивления, чем сетки; следовательно, они порождают более высокую собственную турбулентность.
При практическом использовании решеток в аэродинамических трубах номинальный коэффициент заполнения должен быть не более 0,4, при этом следует учитывать, что фактический коэффициент заполнения решеток всегда больше номинального (геометрического) в среднем на 10%.
Знание методов управления уровнем турбулентности с помощью специальных устройств — сеток, хонейкомбов, перфорированных пластин — необходимо как при создании новых аэродинамических труб с низким уровнем турбулентности, соответствующим условиям натурного полета, так и при разработке научно обоснованных методов детурбулизации потока в уже существующих аэродинамических трубах. Практический интерес представляют также эффективные способы создания потока с устойчивым высоким уровнем турбулентности [2].
Для данной работы установить такие устройства в самой форкамере невозможно, так как из-за поджатия потока происходит подавление пульсаций. Решетка была выбрана из-за простоты измерения характеристик и возможности установки непосредственно перед соплом.



Купить