翼型表面壓強(qiáng)分布09-11更改版

1、翼型表面壓強(qiáng)分布（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、測(cè)量氣流攻角日=0,，4。，8、和12,的翼型表面壓強(qiáng)分布2、由壓強(qiáng)分布計(jì)算升力系數(shù)。3、繪制攻角且=4。的翼型表面壓強(qiáng)分布圖。（二）實(shí)驗(yàn)裝置1.空氣動(dòng)力臺(tái)，NACA0021型二元翼型，斜管壓差計(jì)；2 小型風(fēng)洞，NACA23015型二元翼型，多通道掃描裝置。（三）實(shí)驗(yàn)裝置介紹：1. 小型風(fēng)洞或氣動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置以及原理：（見圖1）2忐III g心三o51 ,0S）氣動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)段（b）風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段圖1風(fēng)洞與氣動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置原理圖其中，po為駐點(diǎn)壓強(qiáng)或總壓。當(dāng)氣流經(jīng)收縮段進(jìn)入實(shí)驗(yàn)段后，氣流速度分布 比較均勻，速度為V”，壓強(qiáng)為p”。，稱為靜壓或來(lái)流壓強(qiáng)。2翼型模型：對(duì)

2、于本實(shí)驗(yàn)小型風(fēng)洞中使用 NACA23015二元翼型，其弦長(zhǎng) C=280mm，表 面周長(zhǎng)s0 =582.8mm.。氣動(dòng)臺(tái)中使用的NACA0021型二元翼型，其弦長(zhǎng) C=100mm。對(duì)于這兩種翼型，測(cè)壓孔的位置標(biāo)示相同，參見開孔測(cè)點(diǎn)示意圖（圖 2）以及各個(gè)測(cè)點(diǎn)具體位置，見表1,其中s為表面曲線的孤長(zhǎng)，從前緣的測(cè)點(diǎn)1 起算，表中給出了各測(cè)點(diǎn)的x, y, s值。圖型2翼型示意圖上測(cè)點(diǎn)12345678表面x/c00.050.10.20.30.70.951y/c00.060.0760.0950.10.050.010S/S000.040.0660.1150.1840.3520.480.505測(cè)點(diǎn)141312

3、11109下表x/c0.050.10.20.30.70.95面y/c-0.039-0.052-0.062-0.057-0.014-0.008S/S0-0.9690.9420.8920.8440.650.63表1測(cè)孔位置表氣流繞翼型模型流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)變得復(fù)雜起來(lái)。在流體力學(xué)中，一般將壓強(qiáng)用無(wú)量綱的參數(shù)一一壓強(qiáng)系數(shù)Cp來(lái)表示各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓強(qiáng)系數(shù)值：C p-p：- p-p：-1 "V2 一po-p:2 -c =來(lái)流壓強(qiáng)，駐點(diǎn)壓強(qiáng)（總壓）其由伯努利方程式中， p, pg 分別是測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)，po=p*§p|%2 而來(lái)。本實(shí)驗(yàn)在翼型模型上下對(duì)稱布置了 14個(gè)測(cè)壓孔，在氣動(dòng)臺(tái)上，將14個(gè)測(cè)點(diǎn)

4、以及總壓靜壓用導(dǎo)管引出與傾斜式多管壓差計(jì)相連接，便可以測(cè)量各點(diǎn)的壓強(qiáng) 值，由以上公式，即可計(jì)算壓強(qiáng)系數(shù)；在小型風(fēng)洞上，用導(dǎo)管將測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)以及總壓靜壓用導(dǎo)管引出，接入到多通道 掃描閥中。3多通道掃描閥：本多通道掃描閥由50各電磁開關(guān)，2個(gè)高精度壓差傳感器，以及7017型數(shù) 據(jù)采集模塊，24v供電電源，TLC-485-9D接口轉(zhuǎn)換器等組成。由此，通過(guò)電磁閥對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)通道的開關(guān)控制，利用壓差傳感器將測(cè)出各測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)與來(lái)流壓強(qiáng)的差，以及駐點(diǎn)壓強(qiáng)和來(lái)流壓強(qiáng)的差，轉(zhuǎn)化成7017型數(shù)據(jù)采集模塊可以識(shí)別的電壓信號(hào)，編制相應(yīng)數(shù)據(jù)采集處理軟件，使其還原成壓差數(shù)值， 從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的自動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)

5、算處理。多通道掃描閥的工作原理如圖3所示：PiPiHLPC差壓2差壓1圖3多通道掃描閥的工作原理示意圖Pi - P2 = ：g(l2 Ti)cos(2-7-1)I（四）實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)計(jì)算方法：對(duì)于傾斜式多管壓差計(jì)，取兩個(gè)液面，則有:洞式中，ll和l2是傾斜式壓差計(jì)測(cè)壓管液面讀數(shù)滿，壓差傳感器直接測(cè)量壓差, 是壓差計(jì)工作液體的密度，§是多管壓差計(jì)讀數(shù)板鉛直偏角。將穩(wěn)壓箱壓強(qiáng)Po和來(lái)流段壓強(qiáng)P,接至測(cè)壓管，根據(jù)伯努利公式(2-7-2)1 21-2Po = pV： = p u2 2則有V =、2 (Po - P。=.2 2 1。-1二 cos。(2-7-3)于是對(duì)于多管壓差計(jì)有:CPP

6、- P 二 _ l T 二Po 一 P二lo T二(2-7-4)所以，直接讀取各個(gè)測(cè)點(diǎn)與總壓，靜壓在多管壓差計(jì)上的數(shù)值，即可求出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓強(qiáng)系數(shù)值； 對(duì)于多通道掃描閥:p- p 二FlCl =12 v2A(2-7-6)(2-7-5)Cp£p二1 ,?v2p0 p：-2可通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接采集到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與總壓的差值，以及總壓與靜壓的差值，從而得到各個(gè)測(cè)點(diǎn)與靜壓的差值，計(jì)算得到壓強(qiáng)系數(shù)值。升力的計(jì)算方法：氣流給予翼型的總合力在y軸上的分量稱為升力。記做 Fl,紊流繞流中,粘性切應(yīng)力對(duì)總合力的貢獻(xiàn)僅占很小份額，因此，通常僅考慮壓強(qiáng)的作用。升力系數(shù)的定義為o（正）和上表面合（負(fù)）的

7、代數(shù)和，F(xiàn)lCl=1 PV 2C2x P下-Ph0d(x/C)=2(2-7-8)式中A是升力作用面的面積，對(duì)于二元翼型，升力的作用面等于弦長(zhǎng)C乘丁單位寬度參見圖4,設(shè)上表面的微面積ds,設(shè)該面積上的壓強(qiáng)為p,則壓力為pds,投影 到y(tǒng)軸得-pdscos,，負(fù)號(hào)表示壓力方向?yàn)閥軸負(fù)向。對(duì)于下表面，合力應(yīng)為正值。 因而，升力是下表面合力(2-7-7)fl=H (P下-P P)dx升力系數(shù)式中, = x/C積分用梯形公式計(jì)算，參見相關(guān)教材。如果令f）=C1則Cl =-fl的2）圜&仃23）通畫帽仃78）圈（2-7-9）22、速度環(huán)量法根據(jù)翼型理論公式，升力與速度環(huán)量的關(guān)系是l由此得到升力系數(shù)

8、2】/、Cl =（2-7-10）V 二c一 一按定義，環(huán)量的表達(dá)式為口=,ds，由翼型理論知，當(dāng)升力Fl為正時(shí)，速 度環(huán)量必為順時(shí)針?lè)较?。因此，上式的封閉曲線積分應(yīng)為順時(shí)針?lè)较?。在翼型上表面，氣流速度與積分方向相同而在下表面，速度與積分方向相反，因而由壓強(qiáng)系數(shù)的定義Cp土史二1-（V）2；PV：2V：:(2-7-11)令并S/S0為無(wú)量綱的曲線弧長(zhǎng)，則積分仍用梯形公式計(jì)算（五）實(shí)驗(yàn)步驟：對(duì)于多管壓差計(jì)：（1）.裝試驗(yàn)段。調(diào)平多管測(cè)壓計(jì)，使測(cè)壓排管與垂線的火角為 0° ,將翼型測(cè) 壓管與多管測(cè)壓計(jì)連接，并使翼型 1號(hào)測(cè)孔中心位于角度盤的0° （定位），然 后轉(zhuǎn)動(dòng)翼型使指針置于

9、 16°角，取走實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上的活動(dòng)板；(2) 接通電源，慢慢開大兩側(cè)的調(diào)節(jié)閥門，用多管測(cè)壓計(jì)酒精庫(kù)的升降來(lái)調(diào)節(jié) 排管的液位達(dá)到最大量程(排管液位達(dá)滿量程)，然后擰緊酒精庫(kù)的固定螺絲。待測(cè)壓管穩(wěn)定后，讀取穩(wěn)壓箱，收縮段和各個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管讀數(shù)，(讀取液位波動(dòng)的平均值)并記錄，觀察穩(wěn)壓箱和收縮段是否有變化；(3) 轉(zhuǎn)動(dòng)翼型，改變角度，可分別記取 4。，8° , 12。，記錄各個(gè)數(shù)值；(4) 實(shí)驗(yàn)完成，關(guān)閉電源。(注意事項(xiàng)：整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，不要對(duì)氣流進(jìn)行干擾，從而引起測(cè)壓管數(shù)值的大幅度波動(dòng)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果)以下給出實(shí)驗(yàn)記錄表格示例：氣溫=(°),翼型弦長(zhǎng)C=(mm),翼形表面周

10、長(zhǎng)S0(mm).壓力計(jì)傾斜角I =測(cè)壓管讀數(shù)1° =(mm)。fl=(mm)Jx® V*(m/s)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理表測(cè)點(diǎn)x/cs/x°a =0°0 a =4a =80a =120lCplCplCplCp上表面12345678下表面91011121314升力系數(shù)Cl壓力法環(huán)量法標(biāo)準(zhǔn)值多通道掃描閥:(1)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) “CY-NACA1.0翼型表面壓強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)”11:18:20申口設(shè)置e叵麗 Z波特率諼置=|血q 3模塊類型；邛訶.二模墀地丈=F打開崔口 I登陸I二出璧曲I（圖5）進(jìn)入“進(jìn)入測(cè)試界面”,覆蓋以前同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，

11、可看到如下測(cè)試界面:B2當(dāng)9?孔號(hào)M坐標(biāo),記錄CP1記剝XDChChChCh：Ch：&Ch:7Ch：li xJ檔位和孑L號(hào)選擇I P-Pol-POO：Pt-R：O!壓強(qiáng)接入通道造擇友第輸入r 1 F-|D3 加其沮 'KILO推表輸出lEttO |屋強(qiáng)闡試當(dāng)面通道,日對(duì)應(yīng)通道，I仲H T p暢應(yīng)通道網(wǎng)HT Tr ok?測(cè)試狀態(tài)圖(2) 申口設(shè)置：通過(guò)查看“我的電腦”中“設(shè)備管理器”中端口一項(xiàng)而知”其余皆為默認(rèn)值。打開多通道掃描閥的電源，點(diǎn)擊“打開申口”，點(diǎn)擊“OK?"確認(rèn)。(3) 選定模型與來(lái)流方向的火角，在測(cè)試界面上填入攻角；(4) 風(fēng)速大小由所測(cè)定的駐點(diǎn)壓強(qiáng)與來(lái)流

12、壓強(qiáng)的差值計(jì)算決定；(5) 檔位選擇與孔號(hào)選擇：檔位分 A 8 C CK E共5檔，每檔10個(gè)通道,一共50個(gè)通道；測(cè)點(diǎn)已經(jīng)按照順序與多通道掃描閥的通道號(hào)順序一一對(duì)應(yīng)接好， 在本試驗(yàn)中，模型14個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著A檔的1-10通道，以及B檔的11-14通道； 按照測(cè)點(diǎn)的布置順序，依次選擇相應(yīng)的檔位以及孔號(hào)，每個(gè)孔號(hào)，點(diǎn)擊“記錄 Cpi”，則計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集兩個(gè)差壓變送器的電壓值，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓差值，并同時(shí)計(jì)算二者的比值，顯示在右邊的數(shù)據(jù)欄中；(6) 測(cè)完全部測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)擊“記錄Cl”，則計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出在此攻角下翼型的 升力系數(shù)值；(7) 再改變模型與風(fēng)來(lái)流方向的火角，重復(fù)(3) (5)和(6)步驟；(8) 結(jié)束全部的測(cè)量，點(diǎn)擊測(cè)試界面上的“報(bào)表輸出”，得到測(cè)試的整個(gè)數(shù)值； 退出測(cè)試界面，關(guān)閉多通道掃描閥電源，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)束。五、測(cè)試結(jié)果及處理分析要求：1