Правила і порядок виконання віртуальної роботи. Для ознайомлення з пристроєм діафрагми і водоміра можна візуалізувати їх внутрішню частину, для чого достатньо навести курсор на корпус відповідного

Для ознайомлення з пристроєм діафрагми і водоміра можна візуалізувати їх внутрішню частину, для чого достатньо навести курсор на корпус відповідного приладу.

Щоб почати виконувати роботу, кнопкою «Пуск води» (рис. 1.32) включите процес заповнення напірного бака, горизонтальної труби, діафрагми, водоміра Вентурі, диференціальних манометрів і лічильника водою. Тільки після наповнення бака до верхнього рівня переливної воронки слід приступати до відкриття головного вентиля.

 

Рис. 1.32. Початковий стан лабораторної установки

Управляти вентилем можна як безпосередньо лівою кнопкою миші, поміщаючи курсор в трикутну зону покажчика шкали вентиля і переміщаючи його одночасно з натисненням на ліву кнопку миші, так і клавішами клавіатури із стрілками «вліво» і «вправо». Управляючи ступенем відкриття вентиля, ви зможете збільшувати і зменшувати швидкість протікання води через діафрагму і водомір Вентурі, відповідно, змінюватиметься швидкість обертання лічильника витрати води.

Оскільки при малому ступені відкриття вентиля переважає ламінарний режим руху рідини, роботу рекомендується починати виконувати при повністю відкритому вентилі, тобто при максимальній витраті води. При цьому втрати в діафрагмі і водомірі Вентурі також будуть максимальні. Проте за свідченнями диференціальних манометрів легко зрозуміти, що втрати на ділянці діафрагми істотно вище, ніж у водомірі Вентурі.

Величину показників диференціальних манометрів знімайте по відповідних шкалах, переміщаючи лівою кнопкою миші потрібну вимірювальну лінію і суміщаючи її з верхніми рівнями рідини в лівій р₁/(pg) і правою p₂/(pg) трубках.

Лічильник підраховує кількість води, що протекла. Цифра синьо-зеленого кольору має розмірність 0,1 літра, наприклад, цифра 8 синьо-зеленого кольору означатиме, що протекло 0,8 літра. Група червоних цифр справа-наліво має відповідно розмірності: 1, 10 і 100 літрів. Таким чином, якщо показання лічильника складаються з трьох червоних цифр, наприклад 123, і синьо-зеленою — 1, значить, на даний момент загальну витрату води складає 123,1 літра.

Для оцінки витрати рідини необхідно скористатися віртуальним секундоміром, включеним до складу лабораторної роботи. Зазвичай їм заміряють час, за який протікає десять літрів води. При цьому користуватися будь-яким іншим секундоміром забороняється, бо швидкість відтворення ролика безпосередньо залежить від швидкодії конкретного комп'ютера і може дуже відрізнятися від реальної. Для обнуління секундомір досить навести покажчик миші на його цифрові дані і кликнути лівою кнопкою. Крім того, секундоміром можна управляти за допомогою відповідних клавіш клавіатури в англійській розкладці клавіатури «En»: пуск — клавіша <Р>, стоп — <S>, обнулити — <0>.

Послідовно прикриваючи вентиль, проведіть 8...10 вимірів диференціального манометра D H_Д і відповідного йому об'єму V протікаючої води за час t в дослідіз діафрагмою і занесіть отримані дані в таблицю 1.11. Потім повторите ті ж вимірювання DH_В для водоміра Вентурі. Причому, врахуйте, що показання диференціального манометра і швидкість протікання води для діафрагми необхідно вимірювати в діапазоні від 0,7 до 0,2 ступеня відкриттявентиля (орієнтуйтеся за шкалою вентиля), а показання диференціального манометра і відповідну ним швидкість протікання води для водоміра Вентурі необхідно вимірювати в діапазоні від 1,0 до 0,4 ступеня відкриття вентиля.

Далі переходьте до обчислень, заповніть відповідні ячейки таблиці 1.12 і побудуйте необхідні тарировочні графіки.

Розділ 2. АЄРОДИНАМІКА

Лабораторна робота №2.1

Тема: « Перебіг газу по каналу змінного перетину»

Мета роботи: вивчення зміни параметрів газового потоку в соплі Лаваля, а саме: вимірювання розподілу тиску вздовж стінки сопла, розрахунок зміни основних параметрів течії і порівняння отриманих експериментальних результатів з результатом теоретичного розрахунку.

 

Теоретична частина

Дану роботу слід розглядати, в першу чергу, як ілюстрацію закономірностей одномірного сталого руху газу. Такий рух добре відтворюється в соплі Лаваля. Соплом Лаваля називають насадок із змінною площею поперечного перетину: частина сопла, що звужується, — конфузор, частина сопла, що розширюється, — дифузор. Він розраховується таким чином, що дозвукова швидкість на вході стає надзвуковою на виході.

При рішенні поставленої задачі передбачається, що газ є нев'язким, нетеплопровідним, рух є сталим, одномірним, теплообмін з навколишнім середовищем відсутній. В цьому випадку рух газу описується системою рівнянь:

Q = r×vF= const; (2.68)

r×vdv× = - dp; (2.69) ×

р/r^к = v = const; (2.70)

p=rRT. ×× (2.71)

Аналіз течії (рис. 2.1) показує, що по довжині сопла потік безперервно прискорюється, в мінімальному його перетині (критичний перетин) відбувається перехід через швидкість звуку. Число Маху, що характеризує відношення кінетичної енергії до потенційної енергії, також зростає. Тиск, щільність, температура, швидкість звуку при цьому зменшуються.

Якісний аналіз зміни параметрів по довжині сопла виконується за допомогою співвідношень:

; (2.72)

; (2.73)

; (2.74)

 

Рис. 2.1. Характер зміни параметрів газу вздовж сопла

 

; (2.75)

; (2.76)

(2.77)

 

Для розрахунку параметрів по довжині сопла зручно скористатися приведеними вище ізоентропічними формулами. При цьому схема розрахунку може бути представлена таким чином.

Для вибраного поперечного перетину по співвідношенню площ F_kp/F визначається число Маху по формулі:

(2.11)

Далі, використовуючи отримане число Маху, можна знайти безрозмірні відносини газодинамічних параметрів:

; (2.12)

; (2.13) ; (2.14)

; (2.15)

(2.16)

 

Тут індексом «0» позначені параметри гальмування (у камері згорання, в ресівері аеродинамічної труби), а величина u_max визначається формулою:

(2.17)

 

Розглянута схема розрахунку справедлива, коли за критичним перетином газ продовжує безперервно прискорюватися, досягаючи максимальної швидкості u_а і мінімального тиску р_а у вихідному перетині сопла. Безвідривна течія, що прискорюється, реалізується, якщо тиск р_а не менше тиску в навколишньому середовищі р_н. Як випливає з експериментів, при тиску р_а декілька меншому р_н (режим малого пере розширення) також можливе безвідривна течія. Для помірних чисел Маху на зрізі сопла безвідривні режими витікання обмежені відношенням:

>(0,3.0,4).

 

Представляють інтерес сумарні характеристики сопла: витрата газу через сопло Q і реактивна сила R, що створюється соплом.

Витрата газу через сопло може бути визначений по формулі:

(2.18)

 

Реактивна сила для випадку безвідривного витікання визначається виразом:

(2.19)

 

де індекс «а» відповідає вихідному перетину сопла.

Якщо скористатися приведеними вище виразами, то:

(2.20)

Тоді:

(2.21)