Distributia de presiuni pe profil
Distributia de presiuni pe profil
Aspecte teoretice
Pentru un profil de arip situat la incidena , ntr-un curent
uniform , fora aerodinamic ce ia natere pe acesta depinde de:
1.viteza curentului de aer
2.densitatea curentului de aer i presiunea curentului de aer
3.forma profilului i dimensiunile profilului, rugozitatea
suprafeei
4.incidena
5.vscozitatea aerului (dependent de temperatur).
n cadrul lucrrii de laborator, regimul de curgere este
considerat incompresibil i permanent.
Pentru un anumit regim de curgere () i o inciden dat se va
determina experimental distribuia de presiuni pe conturul
profilului. Integrnd distribuia de presiuni pe conturul profilului
vom obine informaii despre: portan, rezistena de form i poziia
centrului de presiune (fig.22). Se mai pot determina: poziia
focarului profilului (pentru regimul incompresibil, acesta se afl
situat la cca. 25% din coard fa de bordul de atac) i momentul
aerodinamic fa de focar (focarul profiluluipunctul fa de care
momentul aerodinamic este independent de inciden).
Fig.22. Portana i rezistena de form
Dac normala este orientat ctre exteriorul profilului, prin
integrarea presiunilor pe conturul profilului vom obine fora
aerodinamic datorat presiunilor:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.1)
unde reprezint conturul profilului. Cunoscnd valoarea
coeficientului de presiune pe profil, presiunea se poate exprima
prin:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.2)
Rezult
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.3)
innd cont de faptul c
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.4)
i identificnd portana i rezistena de form n (0.3)
, vom obine:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.5)
i
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.6)
unde s-au reprezentat n figura 23 ntr-un sistem de referin legat
de curent ().
Fig.23. Variaia coeficientului de presiune pe profil
Coeficientul unitar de portan i coeficientul unitar de rezisten
de form se pot obine imediat cu relaiile:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.7)
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.8)
Centrul de presiune pe profil se determin din condiia ca
momentul dat de distribuia de presiuni s fie nul fa de acest
punct:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.9)
ceea ce implic
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.10)
sau scrise sub alt form:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.11)
2.5. Determinarea experimental a distribuiei de presiuni i a
forelor pe un profil aerodinamic (varianta 2)
2.5.1. Instalaia experimental
Instalaia experimental este compu din:
Sufleria subsonic cu camer de experien deschis de diametru 0,5
m.
Model de arip construit cu profilul NACA0015, mrginit de plci de
capt pentru a nu introduce efectul de anvergur finit. Modelul are n
nveli practicate orificii ((=1,5 mm) corespunznd prizelor de
presiune 1 16. Datele geometrice ale profilului sunt prezentate n
tabelul 4, iar profilul este prezentat n fig.26.
Tabel 4. Caracteristicile geometrice ale profilului NACA
0015
Coarda100 mm
Grosimea maxim15 mm
Anvergur 60 mm
Arie0,006 m2
Diametrul tij4 mm
x1,252,557,51015203040506070809095100
2,373,274,445,255,856,687,177,57,256,625,74,583,281,811,010,16
Fig.26. Profilul NACA 0015.
Figura 27 indic cotele prizelor de presiune pe modelul
experimental, prize dispuse astfel nct s nu interfere una cu
cealalt. Modelul experimental se monteaz vertical prin intermediul
unei tije de 4 mm diametru n balana electronic a sufleriei (fie
balana ce poate msura, n plan, cele dou componente ale forei, fie n
balana ce poate msura cele 3 componente n plan 2 fore i un moment).
Pentru msurarea distribuiei de presiuni, balana va fi blocat,
citirea incidenei fcnd-se folosind cadranul gradat ataat la balan.
Pentru citirea presiunilor se utilizeaz un manometru multiplu cu
lichid, gradat, ce permite, prin nclinare, mrirea rezoluiei de
citire a presiunilor pe scala gradat.
Instalaia experimental este prezentat n fig.28.
Fig.27. Dispunerea prizelor de presiune
a. b. Fig.28. Instalaia experimental: (a) vedere a instalaiei
experimentale, (b) schia de principiu.
2.5.2. Consideraii fizice
Gama de viteze, uzuale, din camera de experien este de 7...28
m/s, curgerea fiind considerat practic incompresibil.
La incidene pozitive curgerea este laminar (fig.29.a). Creterea
incidenei conduce la o cretere a portanei, n timp ce rezistena la
naintare crete lent prin comparaie cu portana.
Dac incidena depete se observ c modelul ncepe s vibreze.
Curgerea este turbulent (fig.29.b) pe partea cu presiune sczut a
profilului i se formeaz vrtejuri libere n spatele profilului
(noiunea de extrados pentru profil este nerelevant deoarece
profilul este simetric si este montat n poziie vertical !). Drept
urmare a desprinderii masive a curgerii, portana scade n timp ce
rezistena la naintare crete rapid.
a.b.
Fig.29. Spectrul liniilor de curent pentru curgere: (a) laminar
i (b) turbulent (vizualizare cu fum de parafin)
Variaia portanei i a rezistenei la naintare cu incidena, la o
vitez dat, poate fi evideniat prin integrarea presiunilor prin
metoda ariei proiectate (a se vedea experimentul de laborator
original, cu aripa generat cu profil nesimetric, montat orizontal n
suflerie) sau prin utilizarea datelor citite cu ajutorul balanei
electronice.
2.5.3. Executarea experimentului
Se monteaz modelul n balan (balana cu dou componente), reglnd
poziia sistemului astfel nct modelul s fie n centrul camerei de
experien (balana va fi poziionat n afara camerei de experien).
Se aliniaz modelul cu axul sufleriei (incidena nul), prin
reglarea suplimentar a poziiei suportului balanei. Tija modelului
trebuie fixat bine cu ajutorul urubului de fixare n balan, pentru a
evita antrenarea modelului de ctre curentul de aer ctre
ventilatorul sufleriei la incidene mari.
La incidene mari vibraia modelului indic o curgere turbulent,
iar dac amplitudinea vibraiei este mare, se oprete experimentul (se
reduce n primul rnd turaia motorului sufleriei).
Manometrul multiplu se conecteaz (poz.1), tub cu tub, cu prizele
de presiune ale modelului. Rezervorul manometrului se umple cu
lichid de densitate cunoscut (de preferat alcool), iar prin
ajustarea poziiei pe vertical a rezervorului se stabilete un nivel
de referina pe scala manometrului, reper faa de care se vor citi cu
semn denivelrile lichidului din tuburile manometrului. Dac se
dorete o rezoluie mai mare a citirii se va nclina manometrul cu un
unghi care s asigure un domeniu de msurtori (fa de nivelul de
referin ales) de p=500 Pa ().
Tubul 3 al rezervorului manometrului se va conecta la priza de
presiune a sufleriei (poz. 4) pentru a capta presiunea static () a
curentului de aer din camera de experien. Citind denivelarea (cu
semn, fa de referin aleas) pe fiecare tub i al manometrului (), se
poate calcula coeficientul de presiune pe profil:
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT (0.12)
unde este viteza curentului de aer n camera de experien, iar
este densitatea aerului n condiiile de desfurare ale
experimentului.
x=2,5 y=0x=5
y=1,8x=12,6
y=3,8x=20,2
y=4,7x=30
y=5x=45,8
y=4,4x=59,7
y=3,2x=75
y=1,4x=85,5
y=0x=-75
y=1,4x=59,7
y=3,2x=45,8
y=4,4x=30
y=5x= 20,2
y=4,7x=12,6
y=3,8x=5
y=1,8
12345678910111213141516
-16
-12
-10
-6
-3
0
3
6
10
12
16
Rezistena total Rx=Rxf+Rx0 , unde Rxf reprezint rezistena de
frecare.
Formula GOTOBUTTON ZEqnNum474630 \* MERGEFORMAT REF
ZEqnNum474630 \! \* MERGEFORMAT (0.5) ar trebui s aib limitele de
integrare EMBED Equation.DSMT4 i EMBED Equation.DSMT4 . Dar rotirea
profilului se face fa de punctul EMBED Equation.DSMT4 (bordul de
atac al profilului) i prin urmare EMBED Equation.DSMT4 i EMBED
Equation.DSMT4 . Aproximaia EMBED Equation.DSMT4 este valabil
pentru incidene EMBED Equation.DSMT4 .
_1103823686.unknown
_1286211882.unknown
_1286223002.unknown
_1458996382.unknown
_1458996386.unknown
_1458996390.unknown
_1458996373.unknown
_1286221030.unknown
_1286222247.unknown
_1286222532.unknown
_1286222566.unknown
_1286222375.unknown
_1286222085.unknown
_1286212103.unknown
_1103919826.unknown
_1103921394.unknown
_1103954300.unknown
_1103954609.unknown
_1103922048.unknown
_1103919875.unknown
_1103920027.unknown
_1103920180.unknown
_1103919927.unknown
_1103919856.unknown
_1103917453.unknown
_1103919769.unknown
_1103919777.unknown
_1103917543.unknown
_1103916885.unknown
_1103917420.unknown
_1103916778.unknown
_1103801088.unknown
_1103822611.unknown
_1103823470.unknown
_1103823671.unknown
_1103822641.unknown
_1103801724.unknown
_1103821588.unknown
_1103801140.unknown
_1103800605.unknown
_1103800671.unknown
_1103800690.unknown
_1103800634.unknown
_1103800488.unknown
_1103800574.unknown
_1103800431.unknown