绕流圆柱实验

绕流圆柱体表面压力分布测定一、 实验目的学习测量流体绕流物体时物体表面压力分布的方法。通过实验了解实际流体绕圆柱体流动时，其表面压力分布的情况并与理想流体的压力分布相比较。二、 实验原理理想流体平行流绕圆柱体流动时，圆柱体表面的速度分布规律是V=0rV=—2Vsine由伯努利方程，圆柱体表面上任一点的压力P可写为 e^PV2_PV2+。=8+8p2p2由此可得1 V2 1 八P-P=2pV2(1一广)=_pv2(1—4sin20)co我们定义无因次压力系数Cp为P—P

C= 8ppV22

001对于理想流体绕圆柱体流动，其无因次压力系数C—1—4sin20p而对于实际气体由于粘性的存在，当其绕圆柱体流动时，气流不能完全同理想流体那样贴附在圆柱表面，气流在圆柱体后面将发生分离和产生旋涡，形成旋涡区。这样，破坏了圆柱体前后压力分布的对称性，形成了压差阻力。实际气体的压力分布可以通过实验测得。其压力系数厂 P—P P—P h—hC— 181818p pVq P0-P h0—h其中：V8—无穷远处流体速度[m/s]V=%：2(h0—h);ph0—气流来流总压P0测量值(表压)[Pa]h8—气流来流静压P”测量值(表压)[Pa]匕—圆柱体表面上某一点压力P1的测量值(表压)[Pa]p—气体的密度 [kg/m3]实验条件下的雷诺数为其中：D一圆柱体直径[m]v一气流运动粘性系数 [m/s]v印/pN-S对空气p=1.72X10-5(1+0.0028t-0.00005t2)[ ]m2t为气流温度[°C]三、实验设备四、实验步骤熟悉实验设备各部分的作用与调节方法，记下有关数据。将多管压力计的水平泡调到中心位置。检查各压力管内有否气泡，应排出气泡使各压力管的液柱高度齐平。将单管倾斜压力计的水平泡调到中心，并使液面为零。将速度测针的测静压的接管通过三通，一端与多管压力计的一支管相连，以测得来流静压h；另一端与单管倾斜压力计的(一)端相接，而测针测总压的接管与单管倾斜压力计的(+)端相连，这样测得来流动压(h0-h)。开启风机，记下(h0-h)、h和h1各值，同时记下多管压力计中通大气管的液面值。(参考零位值)。h和h1与此零位值得差值即为h和^。改变风机的风量，再次测量此风量下的h0-h〃和h1值。需注意的是，风量应逐渐增加，不要使测压管内水面超过管顶，以免引起测压管内产生气泡而影响正常实验。记下大气压力和温度。（7）实验完毕后，关闭风机。五、实验数据及处理（2）画出c=f（e）曲线图，并与理想流体的压力系数曲线相比较。实验段长=0.635[m]； 大气压力Po=10000[N/m2]； 圆柱体直径D=0.07[m]实验段宽=0.049[m]； 室温t=11「C]； 空气运动粘度v=1.76x10-5[m/s]实验段高=0.251[m]； 气体密度p=1.248[kg/m3]圆柱上共有24个测点每个测点间隔15度h0=180 he=172剩下的就是带入公式计算hl代表每个测点的液面高度序号e1c=JPh0-h1021533044556067579081059120101351115012165131801419blb2101622b1724018255192702028521300223152333。24345结果分析与讨论由所得数据可以的出无因次压力系数Cp与。关系并画出图像理想情况下图像应该和流体书上第175页的相同但是本实验应该差不多属于亚临界状