空气绕圆柱体流动压力分布测定

1、空气绕圆柱体流动压力分布测定一 实验目的学习固体表面压力的测量方法结合流体力学,进一步了解平行无环流绕流圆柱体的特点*(较高要求) 与教材给出的理论压力分布比较,了解实际物体所受的形状阻力的来源二 实验原理理想流体平行流绕流圆柱体作无环量流动时，圆柱表面速度分布 (1) 圆柱表面任一点的压力p根据Bernoulli方程 (2)引入无量纲压力系数 cp来表征物体上任一点的压力分布 （3）实际流体具有粘性，Re超过某数值，圆柱后产生涡流，出现尾涡区，破坏圆柱前后压力的对称分布，造成压差阻力。流动动压 (4)式中h0h分别为来流总压与静压水头。圆柱表面一点的压力p (5) 对应的压力系数 (6)实验

2、中的空气发生比较低速的流动，可认为空气不可压，密度不变；又空气经过均流段后流经圆柱，可认为平行定常流。实验流动的雷诺数式中D为圆柱外直径。三 实验设备 实验系统仍利用箱式风洞，圆柱体置于实验段。圆柱表面有一测压孔，压力信号从与圆柱体相垂直的方向上引出，圆柱能够绕自深轴线转动。压力引出的位置由相对来流前驻点的角度表示。从圆形刻度盘读数。圆柱体的上游来流截面架设皮托管，以测量来流总压（流速）。四 实验步骤1 安装皮托管2 开启风机，测量来流总压p0与静压p之差p0 - p3 转动圆柱体，每隔10º记录一次圆柱表面压力与来流静压之差p-p4 调节来流速度，测量不同Re数时的压力分布 （说明

3、：本装置仅可测试Re5×105的亚临界流动） 5 实验结束，停止风机 图1 实验装置示意1 箱式风洞 2 实验段3 圆柱体 4 测压孔 5 倾斜式微压计 6 皮托管 7 调节风门五 数据记录与处理室温ta 大气压强pa 空气运动粘度 m2/s圆柱直径m D=48×10-3m 来流动压压头 来流静压压头 mmH2O 填入下面的表格，画出压力系数随角度变化的图线，如图2所示。ºh-hcpºh-hcp018010190202003021040220502306024070250802609027010028011029012030013031014032015

4、0330160340170350六 思考1 如何固定皮托管的尖端对准来流？如何检查？2 已知表面的压力分布，可以计算圆柱体单位长度受到的压差阻力（形状阻力） R为圆柱半径。但该式不能直接应用，因为p=f()很难用简单函数表达。通常用数值方法求，下式是否正确？ 3 测量来流动、静压和表面压差，想一想如何提高测量精度？ 图2 平行流绕圆柱压力系数1理论压力系数2亚临界流动时的压力系数3超临界流动时的压力系数绕圆柱体压力分布的测定一、实验目的二、实验原理1.理想流体平行绕流圆柱体作无环量流动(1)圆柱体表面的速度分布规律：圆柱体表面上任一点的压力p， (2)无因次的压力系数cp2.实际流体平行绕流圆

5、柱体作无环量流动(1)实际流体动压 （2）圆柱体表面任一点压力与来流压力之差压力系数三、实验设备四、实验步骤1.了解实验风洞。2.安装皮托管。3.开启风洞，测量来流的总压p0与静压p的差值(h0-h)，mmH2O。4.转动圆柱体，每间隔10°测量一次圆柱体表面压力p与来流静压p的差值，mmH2O，共计19次。5.调整风洞的速度，重复3、4步骤，测得不同雷诺数下的另一组压力分布。6.停机。五、实验报告1.记录以下数据,计算亚临界情况下的u和Re,并用实测数据计算出的cp值数列入表1。室温ta 大气压力p mmHg圆柱体直径D m 空气运动粘度 m2/s亚临界:h0 - h mmH2O

6、kg/m3，m/s，表 1（Re= ）0h-hcp0h-hcp0180101902020030210402205023060240702508026090270100280110290120300130310140320150330160340170350表 2（Re= ）0h-hcp0h-hcp0180101902020030210402205023060240702508026090270100280110290120300130310140320150330160340170350表 3（Re= ）0h-hcp0h-hcp01801019020200302104022050230602407025080260902701002801102901203001303101403201