Симметричный профиль крыла в дозвуковом несжимаемом потоке
Экспериментальное исследование симметричного профиля крыла в дозвуковом потоке: руководство для студентов
Данное учебно-методическое пособие, разработанное в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана, представляет собой руководство к выполнению лабораторной работы по аэродинамике. Цель работы – экспериментальное определение аэродинамических характеристик симметричного профиля крыла в дозвуковом несжимаемом потоке. Материал предназначен для студентов 3-5 курсов, изучающих дисциплину "Аэродинамика".
Теоретические основы
В теоретической части рассматриваются основные принципы обтекания профиля крыла дозвуковым потоком. Описываются геометрические характеристики профиля, включая относительную толщину, координату максимальной толщины, относительную вогнутость, радиус носка и угол заострения задней кромки. Детально анализируется физическая картина обтекания, включая визуализацию процесса при различных углах атаки, с акцентом на возникновение и развитие отрывного течения. Представлена математическая модель обтекания, основанная на уравнениях Бернулли и неразрывности, с рассмотрением распределения давления и коэффициента давления. Особое внимание уделяется векторной диаграмме коэффициента давления, её роли в анализе аэродинамических характеристик и определении областей отрыва потока. В заключение теоретической части приводятся формулы для расчета аэродинамических коэффициентов, включая коэффициенты продольной и нормальной силы, момента тангажа, а также поправки на трение. Рассматриваются типовые графики аэродинамических характеристик, такие как зависимости коэффициентов от угла атаки и поляры I и II рода.
Экспериментальная часть
В экспериментальной части описывается методика проведения дренажного эксперимента. Представлена модель профиля крыла с указанием расположения дренажных отверстий, предназначенных для измерения давления. Подробно излагается методика проведения эксперимента в аэродинамической трубе, включая установку модели, измерение давления в дренажных отверстиях и скоростного напора потока. Описывается порядок выполнения работы, включая подготовку, снятие показаний манометра и обработку первичных результатов. Детально рассматривается процесс построения векторной диаграммы коэффициента давления, определение положения передней критической точки и учет дополнительных точек для замыкания интегрирования. Приводится пример расчета аэродинамических характеристик профиля и построения графических зависимостей, а также рекомендации по оформлению отчета о лабораторной работе.
Заключение
Пособие завершается списком контрольных вопросов, предназначенных для самопроверки усвоенного материала, и списком рекомендуемой литературы. Данное руководство предоставляет студентам необходимые знания и практические навыки для проведения экспериментального исследования аэродинамических характеристик профиля крыла, а также для анализа и интерпретации полученных результатов.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Симметричный профиль крыла в дозвуковом несжимаемом потоке Методические указания к выполнению лабораторной работы
УДК 533.6 ББК 22.253.3 С37 Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/73/book1566.html Факультет «Специальное машиностроение» Кафедра «Динамика и управление полетом ракет и космических аппаратов» Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия Авторы: А.Г. Голубев, В.Т. Калугин, А.Ю. Луценко, Е.Г. Столярова Рецензент д-р техн. наук, профессор Г.А. Щеглов Симметричный профиль крыла в дозвуковом несжи- С37 маемом потоке : методические указания к выполнению лабо- раторной работы / А. Г. Голубев, В. Т. Калугин, А. Ю. Луценко, Е. Г. Столярова. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Бау- мана, 2017. — 35, [5] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4567-7 Рассмотрен метод экспериментального определения распределенных и суммарных аэродинамических характеристик дозвукового симметричного профиля крыла в несжимаемом потоке. В теоретической части представлена физическая и математическая модели обтекания профиля, включая большие углы атаки с образованием отрыва потока. В экспериментальной части описана методика проведения дренажного эксперимента и обработки его результатов. Для студентов 3–5-го курсов, изучающих дисциплину «Аэродинамика» в МГТУ им. Н.Э. Баумана. УДК 533.6 ББК 22.253.3 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-4567-7 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Предисловие Задача определения параметров обтекания изолированных профилей несжимаемой средой имеет важное практическое значение. Ее приходится решать при проектировании крыльев, органов управления и конструктивных элементов не только летательных аппаратов (ЛА), но и многих других объектов: кораблей на подводных крыльях, подводных лодок, турбин. Цель работы — найти распределение давления по профилю крыла, обтекаемого малоскоростным дозвуковым потоком; вычислить коэффициенты подъемной силы, лобового сопротивления, момента тангажа, качества и другие аэродинамические характеристики профиля при различных углах атаки; построить векторную диаграмму коэффициента давления для исследуемого профиля и графики аэродинамических характеристик. В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать: • физическую картину и математическую модель обтекания дозвукового профиля малоскоростным воздушным потоком; • характер изменения аэродинамических характеристик профиля крыла при варьировании основных определяющих параметров в различных системах координат; • причины и следствия образования отрывного течения на подветренной стороне профиля при больших углах атаки; • основы проведения дренажного эксперимента (включая особенности конструкции модели), его преимущества и недостатки; уметь: • выполнять основные технологические операции при подготовке и проведении дренажного эксперимента; • строить и анализировать векторную диаграмму экспериментального распределения коэффициента давления по поверхности профиля;
• определять интегральные аэродинамические характеристики модели по распределению коэффициента давления; • вносить полуэмпирические поправки на трение в суммарные аэродинамические характеристики; получить навыки: • работы с основным измерительным оборудованием (групповой манометр); • представления полученных аэродинамических характеристик модели в виде типовых графиков, включая поляры I и II рода; • коллективной работы при проведении экспериментов, а также обработке и анализе их результатов.
Похожие