平板邊界層測量

1、、平板邊界層速度剖面測量1 實驗?zāi)康模?了解平板邊界層特性，學(xué)習(xí)測量平板邊界層速度剖面的方法。 在離平板前緣不同位置處，測量平板邊界層內(nèi)速度分布，確定邊界層厚度，并和理論值 進行比較。2 實驗裝置：圖 2 平板邊界層測量原理1) 平板 ：在三維小風洞中安裝一塊寬 240 毫米、長 750 毫米的尖前緣平板。平板表面光 滑，零攻角安裝。沿平板中線有若干靜壓孔(見上圖) 。2) 總壓管 ：頭部直徑 1 毫米的總壓管，用于測量邊界層內(nèi)總壓分布?？倝汗馨惭b在坐標 架上，總壓管前端與靜壓孔齊平，小孔對準氣流軸線且與平板平行。3) 坐標架 ：安裝在風洞上方，用于調(diào)節(jié)總壓管位置。4) 壓力掃描測試儀 ：用于

2、測量壓差。使用時需注意儀表初始讀數(shù)，以便對測量值進行修 正。儀表撥盤位置與平板上測點相對應(yīng)。3 實驗步驟：1）安裝好平板，并使其表面與風洞軸線平行。安裝好總壓管，使其對準氣流方向并與平 板平行。2）將總壓管、靜壓孔分別與壓力掃描測試儀相連。 （3）記錄當天大氣壓和溫度和儀表初讀數(shù)。4）將總壓管降到剛好與平板表面接觸（必須反復(fù)調(diào)整總壓管數(shù)次，以求找到最佳位置） 這時總壓管中心離平板表面的高度為y1=h/2 （h 為總壓管， 外徑 =1mm） ，此時坐標架的位置高度應(yīng)為 0.5 毫米。5）啟動風洞，調(diào)整到設(shè)定風速（變頻器頻率植）。記錄儀表讀數(shù)。6）上下移動坐標架，改變總壓管位置，重復(fù)測量邊界層內(nèi)壓

3、力分布和總壓管高度。由于 總壓管較細、管道較長，壓力平衡需要一定時間。實驗中要等到壓力平衡后再讀數(shù)。 總壓管上下移動步長為 1mm。7）重復(fù)步驟（ 6），直到壓力計讀數(shù)不再隨總壓管位置不同而改變?yōu)橹?。這時表明總壓管 已經(jīng)到達邊界層外面。由于接近邊界層外邊界時速度變化很小，所以必須再要往上移 動總壓管若干次，確認總壓管已經(jīng)到達邊界層外部。8）改變總壓管水平位置，同時轉(zhuǎn)動壓力掃描測試儀撥盤，使指針指向?qū)?yīng)靜壓孔位置。 重復(fù)上述步驟， 測量 3-5 個邊界層速度剖面。9）風洞停車。10）整理實驗數(shù)據(jù)，按照要求完成實驗報告。注：將總壓管處于邊界層外均勻區(qū)時測得的P0P 對應(yīng)的氣流速度作為來流速度。4

4、數(shù)據(jù)處理：（1） 計算邊界層內(nèi)速度分布，速度邊界層厚度。由于邊界層速度剖面是以無量綱形式畫出的，不需要計算出每一點的速度，只要計算 出相對速度就可以了。設(shè) y 處的速度 uy 為邊界層外緣的速度 U 為其中 p0為總壓管測得的壓力， p 為靜壓孔測得的壓力， （p0一p）y 是邊界層內(nèi)測得的 讀數(shù)。（ p0 一p）表示氣流均勻區(qū)測得的讀數(shù)， 為氣體密度。相對速度為當 uy / U =0.99 時 , 總壓管的高度就是該處平板邊界層的厚度。（2） 計算邊界層位移厚度及動量厚度邊界層位移厚度定義是1 u dy0U邊界層位移厚度可寫為11 dy0以為縱坐標，以 u / U 為橫坐標作出實驗曲線。那么

5、曲線下方的面積就是上式中的積 分。計算積分后，乘以邊界層厚度就得到位移厚度。邊界層動量厚度定義是0U1 dyU以為縱坐標，以 u / U 為橫坐標作出實驗曲線。積分后算出動量厚度。3）計算理論值Blasius 解給出，層流邊界層5.0x/ Rex * 1.72x/ Rex * 0.664x/ Rex湍流邊界層（按 1/7 冪次速度剖面）0.37x/ 5 Rex * 0.046x/ 5 Rex * 0.664x/5 Rex、速度剖面曲線、求出邊界層4）實驗報告要求要求每個速度剖面列出實驗條件、數(shù)據(jù)表格（自行設(shè)計）5 實驗報告厚度、 邊界層位移厚度和邊界層動量厚度， 并與理論值比較。 畫出沿平板的層流邊界層 厚度曲線，并標出您的實驗點位置。姓名：室溫： 濕度：大氣壓：實驗名稱：日期： 年 月 日壓力掃描儀初讀數(shù)：平板邊界層x = mm,p01 - p = pa, V = m/s序號 i高度 y（ mm）壓力 p (pa)速度 v（ m/s）V / V12345678910x = mm,p01 - p = pa, V = m/s序號 i高度 y（ mm）壓力 p (pa)速度 v（ m/s）V /