翼型表面壓強分布09-11更改版

1、翼型表面壓強分布（一）實驗目的和要求1、測量氣流攻角日=0,，4。，8、和12,的翼型表面壓強分布2、由壓強分布計算升力系數(shù)。3、繪制攻角且=4。的翼型表面壓強分布圖。（二）實驗裝置1.空氣動力臺，NACA0021型二元翼型，斜管壓差計；2 小型風洞，NACA23015型二元翼型，多通道掃描裝置。（三）實驗裝置介紹：1. 小型風洞或氣動臺實驗裝置以及原理：（見圖1）2忐III g心三o51 ,0S）氣動臺實驗段（b）風洞實驗段圖1風洞與氣動臺實驗裝置原理圖其中，po為駐點壓強或總壓。當氣流經(jīng)收縮段進入實驗段后，氣流速度分布 比較均勻，速度為V”，壓強為p”。，稱為靜壓或來流壓強。2翼型模型：對

2、于本實驗小型風洞中使用 NACA23015二元翼型，其弦長 C=280mm，表 面周長s0 =582.8mm.。氣動臺中使用的NACA0021型二元翼型，其弦長 C=100mm。對于這兩種翼型，測壓孔的位置標示相同，參見開孔測點示意圖（圖 2）以及各個測點具體位置，見表1,其中s為表面曲線的孤長，從前緣的測點1 起算，表中給出了各測點的x, y, s值。圖型2翼型示意圖上測點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測點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測孔位置表氣流繞翼型模型流動時，流動變得復雜起來。在流體力學中，一般將壓強用無量綱的參數(shù)一一壓強系數(shù)Cp來表示各個測點的壓強系數(shù)值：C p-p：- p-p：-1 "V2 一po-p:2 -c =來流壓強，駐點壓強（總壓）其由伯努利方程式中， p, pg 分別是測點壓強，po=p*§p|%2 而來。本實驗在翼型模型上下對稱布置了 14個測壓孔，在氣動臺上，將14個測點

4、以及總壓靜壓用導管引出與傾斜式多管壓差計相連接，便可以測量各點的壓強 值，由以上公式，即可計算壓強系數(shù)；在小型風洞上，用導管將測點壓強以及總壓靜壓用導管引出，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，通過電磁閥對各個測點通道的開關(guān)控制，利用壓差傳感器將測出各測點壓強與來流壓強的差，以及駐點壓強和來流壓強的差，轉(zhuǎn)化成7017型數(shù)據(jù)采集模塊可以識別的電壓信號，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， 從而實現(xiàn)了計算機的自動實時數(shù)據(jù)采集，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)計

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）實驗原理以及數(shù)據(jù)計算方法：對于傾斜式多管壓差計，取兩個液面，則有:洞式中，ll和l2是傾斜式壓差計測壓管液面讀數(shù)滿，壓差傳感器直接測量壓差, 是壓差計工作液體的密度，§是多管壓差計讀數(shù)板鉛直偏角。將穩(wěn)壓箱壓強Po和來流段壓強P,接至測壓管，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)于是對于多管壓差計有:CPP

6、- P 二 _ l T 二Po 一 P二lo T二(2-7-4)所以，直接讀取各個測點與總壓，靜壓在多管壓差計上的數(shù)值，即可求出各個測點的壓強系數(shù)值； 對于多通道掃描閥:p- p 二FlCl =12 v2A(2-7-6)(2-7-5)Cp£p二1 ,?v2p0 p：-2可通過計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接采集到各個測點與總壓的差值，以及總壓與靜壓的差值，從而得到各個測點與靜壓的差值，計算得到壓強系數(shù)值。升力的計算方法：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)力對總合力的貢獻僅占很小份額，因此，通常僅考慮壓強的作用。升力系數(shù)的定義為o（正）和上表面合（負）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，對于二元翼型，升力的作用面等于弦長C乘丁單位寬度參見圖4,設(shè)上表面的微面積ds,設(shè)該面積上的壓強為p,則壓力為pds,投影 到y(tǒng)軸得-pdscos,，負號表示壓力方向為y軸負向。對于下表面，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)量的表達式為口=,ds，由翼型理論知，當升力Fl為正時，速 度環(huán)量必為順時針方向。因此，上式的封閉曲線積分應(yīng)為順時針方向。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，因而由壓強系數(shù)的定義Cp土史二1-（V）2；PV：2V：:(2-7-11)令并S/S0為無量綱的曲線弧長，則積分仍用梯形公式計算（五）實驗步驟：對于多管壓差計：（1）.裝試驗段。調(diào)平多管測壓計，使測壓排管與垂線的火角為 0° ,將翼型測 壓管與多管測壓計連接，并使翼型 1號測孔中心位于角度盤的0° （定位），然 后轉(zhuǎn)動翼型使指針置于

9、 16°角，取走實驗臺面上的活動板；(2) 接通電源，慢慢開大兩側(cè)的調(diào)節(jié)閥門，用多管測壓計酒精庫的升降來調(diào)節(jié) 排管的液位達到最大量程(排管液位達滿量程)，然后擰緊酒精庫的固定螺絲。待測壓管穩(wěn)定后，讀取穩(wěn)壓箱，收縮段和各個測點的測壓管讀數(shù)，(讀取液位波動的平均值)并記錄，觀察穩(wěn)壓箱和收縮段是否有變化；(3) 轉(zhuǎn)動翼型，改變角度，可分別記取 4。，8° , 12。，記錄各個數(shù)值；(4) 實驗完成，關(guān)閉電源。(注意事項：整個實驗過程，不要對氣流進行干擾，從而引起測壓管數(shù)值的大幅度波動，影響實驗結(jié)果)以下給出實驗記錄表格示例：氣溫=(°),翼型弦長C=(mm),翼形表面周

10、長S0(mm).壓力計傾斜角I =測壓管讀數(shù)1° =(mm)。fl=(mm)Jx® V*(m/s)。實測數(shù)據(jù)與計算實驗數(shù)據(jù)記錄與處理表測點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)量法標準值多通道掃描閥:(1)點擊計算機桌面上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) “CY-NACA1.0翼型表面壓強測試系統(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）進入“進入測試界面”,覆蓋以前同學實驗結(jié)果，

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

12、壓強的差值計算決定；(5) 檔位選擇與孔號選擇：檔位分 A 8 C CK E共5檔，每檔10個通道,一共50個通道；測點已經(jīng)按照順序與多通道掃描閥的通道號順序一一對應(yīng)接好， 在本試驗中，模型14個測點對應(yīng)著A檔的1-10通道，以及B檔的11-14通道； 按照測點的布置順序，依次選擇相應(yīng)的檔位以及孔號，每個孔號，點擊“記錄 Cpi”，則計算機自動采集兩個差壓變送器的電壓值，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的壓差值，并同時計算二者的比值，顯示在右邊的數(shù)據(jù)欄中；(6) 測完全部測點，點擊“記錄Cl”，則計算機自動計算出在此攻角下翼型的 升力系數(shù)值；(7) 再改變模型與風來流方向的火角，重復(3) (5)和(6)步驟；(8) 結(jié)束全部的測量，點擊測試界面上的“報表輸出”，得到測試的整個數(shù)值； 退出測試界面，關(guān)閉多通道掃描閥電源，實驗測試結(jié)束。五、測試結(jié)果及處理分析要求：1