Министерство образования РФ
Федеральное агентство по образованию
Южно – Уральский государственный университет
Кафедра летательные аппараты
Курсовая
«Определение аэродинамических коэффициентов профиля крыла»
Выполнил: Гагарин. В
группа: АК – 310
Проверил: Сидельников Р.В.
Челябинск, 2013г.
Цель работы: найти распределение давления по профилю крыла; определить коэффициенты подъемной и продольной силы, силу лобового сопротивления, продольного момента (момента тангажа), качества крыла и коэффициент центра давления, а также критические числа Маха.
Исходные данные:
Большая труба;
Температура окружающей среды
Атмосферное давление
Угол наклона манометра
Угол наклона профиля крыла
Общие сведения: модель крыла устанавливают в рабочую часть аэродинамической трубы. Воздействие на модель воздушного потока проводит к возникновению на профиле крыла и избыточного давления (положительного или отрицательного по величине), которое измеряет положение уровней жидкости в отсчетных коленах манометра. Отклонение уровня жидкости пропорционально изменению давления на крыле.
Избыточное давление подсчитывается по показаниям манометра при помощи формулы:
Где – отклонение высоты от показаний при атмосферном давлении; – тарировочный коэффициент микроманометра; – удельный вес жидкости в манометре; – угол установки микроманометра относительно горизонтальной линии.
Скоростной напор – и скорость невозмущенного потока – , находится при помощи уравнения Бернулли с учетом показаний микроманометра:
где – плотность набегающего потока:
где – температура окружающей среды; – атмосферное давление; – газовая постоянная, .
По значениям и можно найти коэффициент давления:
.
На рис.1 показана кривая для верхней и нижней стороны профиля, позволяющая определить по формуле коэффициент подъемной силы. Пусть площадь между этими кривыми будет , мм 2. Согласно этому значению, коэффициент подъемной силы:
где , 1/мм – масштабы и соответственно по осям ординат и абсцисс.
Рисунок – 1. Координатная диаграмма
Для определения коэффициента продольной силы необходимо в соответствии с формулой построить по экспериментальным значениям координатную диаграмму (рис. 2) и измерить по ней площадь, ограниченной замкнутой кривой . Тогда коэффициент продольной силы:
где – площадь ограниченная замкнутым контуром; , 1/мм – масштабы и соответственно по осям ординат и абсцисс.
Рис. 2. Координатная диаграмма
Расчет коэффициента момента находится по формуле:
и связан с использованием двух диаграмм и . Определяя площадь и мм2, ограниченные соответственно кривыми и . Найдем величину этого момента, которая в некотором масштабе будет разностью этих площадей:
где , 1/мм – масштабы и , , соответственно по осям ординат и абсцисс. При определении коэффициента можно ограничиться определением только площади между кривыми функции .
.
По экспериментальным данным и можно определить для данного профиля коэффициент центра давления , а по данным
Где качество профиля.
Выполнение работы
|
Рисунок – 3 Схема профиля крыла Обозначение и расположение дренажных отверстий |
Таблица 1 – Координаты дренажных точек и результаты эксперимента
|
№ |
№ |
||||||||
|
, |
0 |
0 |
–92 |
0,97 |
I |
0,9 |
0,045 |
14 |
–0,147 |
|
1 |
0,1 |
0,07 |
17 |
–0,179 |
II |
0,8 |
0,058 |
10 |
–0,105 |
|
2 |
0,2 |
0,095 |
41 |
–0,432 |
III |
0,7 |
0,062 |
–7,5 |
0,079 |
|
3 |
0,3 |
0,096 |
47 |
–0,495 |
IV |
0,6 |
0,075 |
10 |
–0,105 |
|
4 |
0,4 |
0,09 |
34 |
–0,358 |
V |
0,5 |
0,08 |
14 |
–0,147 |
|
5 |
0,5 |
0,08 |
21 |
–0,221 |
VI |
0,4 |
0,09 |
26 |
–0,274 |
|
6 |
0,6 |
0,075 |
24 |
–0,253 |
VII |
0,3 |
0,096 |
37 |
–0,389 |
|
7 |
0,7 |
0,062 |
20 |
–0,211 |
VIII |
0,2 |
0,095 |
47 |
–0,495 |
|
8 |
0,8 |
0,058 |
17 |
–0,179 |
IX |
0,1 |
0,07 |
–10 |
0,105 |
|
9 |
0,9 |
0,045 |
12 |
–0,126 |
З |
1 |
0 |
7 |
–0,074 |
|
Δh`, мм |
–95 |
||||||||
Таблица 2 – Координаты дренажных точек и результаты эксперимента
|
№ |
№ |
||||
|
П |
0 |
0 |
I |
0,81 |
0,002025 |
|
1 |
0,01 |
0,0049 |
II |
0,64 |
0,003364 |
|
2 |
0,04 |
0,009025 |
III |
0,49 |
0,003844 |
|
3 |
0,09 |
0,009216 |
IV |
0,36 |
0,005625 |
|
4 |
0,16 |
0,0081 |
V |
0,25 |
0,0064 |
|
5 |
0,25 |
0,0064 |
VI |
0,16 |
0,0081 |
|
6 |
0,36 |
0,005625 |
VII |
0,09 |
0,009216 |
|
7 |
0,49 |
0,003844 |
VIII |
0,04 |
0,009025 |
|
8 |
0,64 |
0,003364 |
IX |
0,01 |
0,0049 |
|
9 |
0,81 |
0,002025 |
З |
З |
0 |
Графические результаты расчетов
Рисунок – 4 Векторная диаграмма распределения коэффициента давления для профиля крыла, обтекаемого несжимаемым потоком под углом атаки α=50 |
Рис.5. Координатная диаграмма ,
Рис.6.Координатная диаграмма ,
Рис. 7. Координатная диаграмма , ,
Рис. 8. Координатная диаграмма , ,
Масштабы , , , , соответственно; – коэффициент подъемной силы. Площадь , (рис. 5) равна:
Для расчета коэффициент продольной силы нужна площадь (рис. 6), она (с учетом знака) равна, мм2:
,
Чтобы найти коэффициент продольного момента надо найти площади . Площадь (рис. 7) равна:
.
Площадь (рис. 8) равна:
Коэффициент сопротивления определяется по формуле:
Определяем составляющую коэффициента лобового сопротивления от трения. Поскольку число , где – скорость потока м/с, – характерный размер мм, – кинематический коэффициент вязкости.
,
где – число Рейнольдса; – скорость набегающего потока; – кинематический коэффициент вязкости; – плотность воздуха; – кинематический коэффициент вязкости при температуре ;
– температура при нормальных условиях; =288 К; показатель степени n=0,76.
что меньше критической
где – удвоенный коэффициент трения плоской пластины единичного размаха с шириной, равной хорде профиля, и с таким же, как у профиля положением точки перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный;
– некоторый поправочный коэффициент.
.
Полный коэффициент лобового сопротивления будет равен:
По полученным коэффициентам , , находим суммарный коэффициент силы
,
качество профиля
,
коэффициент центра давления
Вывод: в данной работе было найдено распределение коэффициента давления по профилю крыла, вычислены коэффициенты подъёмной силы, силы сопротивления и продольного момента. Все площади измерены с помощью графического приложения «КОМПАС-3D V10» (функция: «измерить» – «площадь» ).
Скачать: