Krzysztof Orzeł, gr7, IMiR

Sprawozdanie

Temat: Badanie opływu płata

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było określenie siły nośnej działającej na profil metodą pomiaru rozkładu ciśnień na profilu.

1. Schemat stanowiska.

1. Dane.

b=0,113[m]

l=0,1[m]

g=9,81[m/s²]

t=22° (T=295K)

Φ=0,76 (76%)

p=996[hPa]=99600[Pa]

p’’=2643[Pa]

ρ’’=0,0194[kg/m³]

pn=100000[Pa]

Tn=273K

ρn=1,276[kg/m³]

1. Obliczenia.

Gęstość powietrza wilgotnego:

$$\rho = \rho n \bullet \frac{\left( p - \theta \bullet p^{''} \right) \bullet Tn}{pn \bullet T} + \theta \bullet \rho''$$

$$\rho = 1,276 \bullet \frac{\left( 99600 - 0,76 \bullet 2643 \right) \bullet 273}{100000 \bullet 295} + 0,76 \bullet 0,0194$$

$$\mathbf{\rho = 1,167\lbrack}\frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$$

Prędkość przepływu powietrza dla kąta 0°:

$$c_{\infty} = \sqrt{\frac{2p_{d9}}{\rho}}$$

$$\mathbf{c}_{\mathbf{\infty}}\mathbf{=}\sqrt{\frac{\mathbf{2 \bullet 251,9}}{\mathbf{1,167}}}\mathbf{= 20,}\mathbf{7}\mathbf{8\lbrack}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{\rbrack}$$

Prędkość przepływu powietrza dla kąta 10°:

$$c_{\infty} = \sqrt{\frac{2p_{d9}}{\rho}}$$

$$\mathbf{c}_{\mathbf{\infty}}\mathbf{=}\sqrt{\frac{\mathbf{2 \bullet}\mathbf{148,8}}{\mathbf{1,167}}}\mathbf{=}\mathbf{15,97}\mathbf{\lbrack}\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}}\mathbf{\rbrack}$$

Współczynnik siły nośnej dla kąta 0°:

$$C_{y} = \frac{2}{\rho} \bullet \frac{1}{{c_{\infty}}^{2}} \bullet \frac{1}{\text{bl}} \bullet R_{y}$$

$$\mathbf{C}_{\mathbf{y}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{1,167}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{1}}{{\mathbf{20,}\mathbf{7}\mathbf{8}}^{\mathbf{2}}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{0,113 \bullet 0,1}}\mathbf{\bullet 0,76 = 0,267}$$

Współczynnik siły nośnej dla kąta 10°:

$$C_{y} = \frac{2}{\rho} \bullet \frac{1}{{c_{\infty}}^{2}} \bullet \frac{1}{\text{bl}} \bullet R_{y}$$

$$\mathbf{C}_{\mathbf{y}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{1,167}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{15,97}^{\mathbf{2}}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{0,113 \bullet 0,1}}\mathbf{\bullet 0,76 =}\mathbf{0,}\mathbf{452}$$

Siła nośna dla kąta 0°:

$$\mathbf{R}_{\mathbf{y}} = \mathbf{C}_{\mathbf{y}}\mathbf{\bullet \rho \bullet}\frac{{c_{\infty}}^{2}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet b \bullet l}$$

$$\mathbf{R}_{\mathbf{y}} = \mathbf{0,267}\mathbf{\bullet}\mathbf{1,167}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{20,78}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}\mathbf{0,113}\mathbf{\bullet}\mathbf{0,1 = 0,760\lbrack N\rbrack}$$

Siła nośna dla kąta 0°:

$$\mathbf{R}_{\mathbf{y}}\mathbf{=}\mathbf{0,267 \bullet 1,167}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{15,97}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet 0,113 \bullet 0,1 = 0,}\mathbf{449}\mathbf{\lbrack N}\mathbf{\rbrack}$$

1. Tabela.

Lp.	α=0°	α=10°
	Pc	Pst
	[mm]	[Pa]
1	40	457,9
2	42	480,8
3	44	503,7
4	45	515,2
5	46	526,6
6	50	572,4
7	50	572,4
8	52	595,3
9	13	148,8
10	47	538,1
11	49	560,9
12	48	549,5
13	50	572,4
14	49	560,9
15	47	538,1
16	46	526,6
17	44	503,7
18	42	480,8

1. Wnioski

Dzięki wyznaczonemu przez nas współczynnikowi siły nośnej, możemy bardzo szybko i bez zbędnych obliczeń wyznaczyć wartość siły nośnej danego płata, znając przy tym prędkość opływającego płat płynu, oraz gęstość tego płynu. W praktyce jest to niesamowicie ważny element przy projektowaniu wszelkiego rodzaju maszyn. Najbardziej przydatne jest to w przypadku maszyn lotniczych oraz samochodów wyścigowych, gdy bardzo ważnym aspektem pracy maszyny jest zachowanie się jej pod wpływem napierającego gazu czy cieczy. Wykonane doświadczenie pokazuje, że zrost kąta natarcia skutkuje wzrostem współczynnika siły nośnej.