Гидродинамика и газовая динамика. Цаплин С.В - 52 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ШАРА
ПРИ ОБТЕКАНИИ БЕЗГРАНИЧНЫМ ПОТОКОМ
Цель работы: экспериментальное исследование аэродинамического
сопротивления сферы; закрепление знаний по основам гидромеханики от-
рывных течений на примере обтекания шара.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
Шар принадлежит к числу неудобообтекаемых тел, лобовое сопро-
тивление которых складывается из сопротивления трения и сопротивления
давления, обусловленного распределением давления на их поверхности.
При решении задач о движении твердого тела
в покоящейся жидкости тео-
рия идеальной жидкости находит ограниченное применение, так как она
основана на предположении о возможности скольжения жидкости вдоль
поверхности, в то время как в реальных жидкостях происходит прилипа-
ние жидкости к поверхности. Решения, полученные на основе этих двух
жидкостей, в корне отличаются друг от друга. Однако, для тонкого
удобо-
обтекаемого тела теория идеальной жидкости приводит к решениям, до-
вольно хорошо совпадающими с действительностью. Наибольшее расхож-
дение между теорией идеальной жидкости и действительностью получает-
ся при решении проблемы сопротивления. Согласно теории идеальной
жидкости, при равномерном движении любого твердого тела в безгранич-
ном потоке жидкости результирующая сила в направлении движения
от-
сутствует, т.е. лобовое сопротивление равно нулю (парадокс Даламбера).
Этот вывод противоречит наблюдениям – тело при своем движении в жид-
кости встречает сопротивление.
Давление на поверхности сферы при обтекании установившемся по-
тенциальным потоком, получаемое из уравнения Бернулли, распределяется
по закону:
4/sin91U5.0/PPP
22
00s
θ−=ρ−=
где P – коэффициент давления; P
0,
ρ, U
0
– давление, плотность и скорость в
потоке на бесконечности; P
s
– давление на поверхности сферы; Θ - угловая
координата поверхности сферы в меридианальном сечении.
На Рис.1 приведено распределение давления на поверхности шара в
меридианальном сечении для случая обтекания идеальной жидкостью (1) и
реальной жидкостью при докритическом (2) и сверхкритическом (3) чис-
лах Рейнольдса.
52

Страницы