圓柱繞流阻力實驗-實驗指導書

3.14圓柱繞流阻力實驗(壓強分布法)一、實驗目的二、實驗原理理想流體均流對二維圓柱作無環(huán)量繞流時，圓柱表面任一點的速度分量為Vr0,

V2Vsin

(1)式中V為來流速度。圓柱表面任一點的壓強pi與來流壓強p的關(guān)系滿足伯努利方程p V2 p V2i

(2)g 2g g 2g式中為流體密度。以壓強系數(shù)CP表達流體壓強的分布Cpip

14sin2

(3)P 1 22V由于壓強分布沿圓柱面前后對稱，壓強合力為零，稱為達朗貝爾佯繆。FD。由于圓柱表面的摩擦阻力相對于壓差阻力小得多，可忽略不計，阻力系數(shù)可表為CD

20CP

cos

(4)2VA式中A為圓柱的迎風特征面積，壓強系數(shù)CP由（3）式確定。實驗中由多管壓力計分別測1量pp和 V21i 2

pipmg(hih)

(5)1V2kg(hh)

(6)2 m 0 式中hi為測點的靜壓水頭高，h0來流的總壓水頭高，h為來流的靜壓水頭高，m測壓計中液體密度，k為測壓系統(tǒng)損失修正系數(shù)。這樣（4）式中壓強系數(shù)可表為pC p

(7)k(h0h)測定CP后代入(4)式求出CD，并計算圓柱阻力FD。三、實驗設備本實驗是在多功能實驗臺上進行的，如下圖示。氣流由風管(1)送入穩(wěn)壓箱(2)經(jīng)收縮段流向試驗段(4)，圓柱體(5)安裝在試驗段里，圓柱體軸線與來流方向垂直，表面上有一測壓孔，用穿過與圓柱體相垂直的試驗段壁的管子將測壓孔壓力引向測壓計(6)。圓柱體可繞θ由刻度盤上的指針讀取。2323456風管2穩(wěn)壓箱3.收縮段4.實驗段5.模型6.測壓管四、實驗步驟00時測壓孔是否對準來流。00時壓力值。50100讀取壓力值。注意來流總壓和靜壓有無變化，若有變化應取其平均值。測試完畢停機斷電。五、數(shù)據(jù)記錄氣體溫度t= 0C； 圓柱直徑d= mm； 運動粘度= m2/s；圓柱長度L= mm；多管測壓計傾角 = 0； 損失系數(shù)k= m 測壓計液體密度= N/m3；來流總壓h= mmm 1

2kg(h

h)

N/m2； h=

mm液體柱高。2 0 θhiCPCPcosθθhiCPCPcosθ00-0050-50100-100150-150200-200250-250300-300350-350400-400450-450500-500550-550600-600650-650700-700750-750800-800850-850900-900950-9501000-10001100-11001200-12001300-13001400-14001500-15001600-16001700-17001800-1800六、數(shù)據(jù)整理與分析根據(jù)測得數(shù)據(jù)按(12)CPCPcosθ值來。CPθCP分布圖（3。圖 33, 繪以Ccoθ為坐標θ為坐標的Ccoθ θ圖（參考圖4。Cpcos1.00.50-0.5-1.00 30 60 90 120 150 180 圖 44, 4積