平板邊界層速度剖面測(cè)量

1、二、平板邊界層速度剖面測(cè)量1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馄桨暹吔鐚犹匦裕瑢W(xué)習(xí)測(cè)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(cè)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(jìn)行比較。2實(shí)驗(yàn)裝置：圖 1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖 2 平板邊界層測(cè)量原理（1）平板：在三維小風(fēng)洞中安裝一塊寬240毫米、長(zhǎng)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(jiàn)上圖）。（2）總壓管：頭部直徑1毫米的總壓管，用于測(cè)量邊界層內(nèi)總壓分布?？倝汗馨惭b在坐標(biāo)架上，總壓管前端與靜壓孔齊平，小孔對(duì)準(zhǔn)氣流軸線且與平板平行。（3）坐標(biāo)架：安裝在風(fēng)洞上方，用于調(diào)節(jié)總壓管位置。（4）壓力掃描測(cè)試儀：用于測(cè)量壓差。使

2、用時(shí)需注意儀表初始讀數(shù)，以便對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正。儀表?yè)鼙P(pán)位置與平板上測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。 3實(shí)驗(yàn)步驟：（1）安裝好平板，并使其表面與風(fēng)洞軸線平行。安裝好總壓管，使其對(duì)準(zhǔn)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(cè)試儀相連。 （3）記錄當(dāng)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(shí)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(shí)坐標(biāo)架的位置高度應(yīng)為0.5毫米。（5）啟動(dòng)風(fēng)洞，調(diào)整到設(shè)定風(fēng)速（變頻器頻率植）。記錄儀表讀數(shù)。（6）上下移動(dòng)坐標(biāo)架，改變總壓管位置，重復(fù)測(cè)量邊界層內(nèi)壓力分布和總壓管高度

3、。由于總壓管較細(xì)、管道較長(zhǎng)，壓力平衡需要一定時(shí)間。實(shí)驗(yàn)中要等到壓力平衡后再讀數(shù)?？倝汗苌舷乱苿?dòng)步長(zhǎng)為1mm。（7）重復(fù)步驟（6），直到壓力計(jì)讀數(shù)不再隨總壓管位置不同而改變?yōu)橹埂＿@時(shí)表明總壓管已經(jīng)到達(dá)邊界層外面。由于接近邊界層外邊界時(shí)速度變化很小，所以必須再要往上移動(dòng)總壓管若干次，確認(rèn)總壓管已經(jīng)到達(dá)邊界層外部。（8）改變總壓管水平位置，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)壓力掃描測(cè)試儀撥盤(pán)，使指針指向?qū)?yīng)靜壓孔位置。重復(fù)上述步驟， 測(cè)量3-5個(gè)邊界層速度剖面。（9）風(fēng)洞停車(chē)。（10）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。注：將總壓管處于邊界層外均勻區(qū)時(shí)測(cè)得的P0P對(duì)應(yīng)的氣流速度作為來(lái)流速度。4數(shù)據(jù)處理：（1）計(jì)算邊界層內(nèi)速度

4、分布，速度邊界層厚度。由于邊界層速度剖面是以無(wú)量綱形式畫(huà)出的，不需要計(jì)算出每一點(diǎn)的速度，只要計(jì)算出相對(duì)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(cè)得的壓力，p為靜壓孔測(cè)得的壓力，（p0一p）y 是邊界層內(nèi)測(cè)得的讀數(shù)。（p0一p）表示氣流均勻區(qū)測(cè)得的讀數(shù)，為氣體密度。相對(duì)速度為當(dāng) uy / U =0.99 時(shí), 總壓管的高度就是該處平板邊界層的厚度。(2)計(jì)算邊界層位移厚度及動(dòng)量厚度.邊界層位移厚度定義是邊界層位移厚度可寫(xiě)為以為縱坐標(biāo)，以u(píng) / U為橫坐標(biāo)作出實(shí)驗(yàn)曲線。那么曲線下方的面積就是上式中的積分。計(jì)算積分后，乘以邊界層厚度就得到位移厚度。邊界層動(dòng)量厚度定義是以為

5、縱坐標(biāo)，以u(píng) / U為橫坐標(biāo)作出實(shí)驗(yàn)曲線。積分后算出動(dòng)量厚度。（3）計(jì)算理論值Blasius解給出，層流邊界層湍流邊界層（按1/7冪次速度剖面）（4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求要求每個(gè)速度剖面列出實(shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)表格（自行設(shè)計(jì)）、速度剖面曲線、求出邊界層厚度、邊界層位移厚度和邊界層動(dòng)量厚度，并與理論值比較。畫(huà)出沿平板的層流邊界層厚度曲線，并標(biāo)出您的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)位置。姓名：室溫： 濕度：大氣壓：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：日期： 年 月 日5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 壓力掃描儀初讀數(shù)：平板邊界層x = mm, p01 - p = pa, V = m/s序號(hào)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(hào)i高度 y（mm）壓力p (pa)速度 v（m/s）V / V12