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