LABORATORIUM nr 3: MECHANIKA PŁYNÓW
Temat: Wyznaczenie rozkładu ciśnienia dynamicznego na powierzchni walca kołowego opływowego płynu rzeczywistego oraz kreślenie współczynnik oporu.
Nazwisko i imię: Sarzyński Krzysztof Grupa: 3 zespół: B

Cel ćwiczenia:

Wyznaczanie rozkładu ciśnienia dynamicznego na powierzchni walca kołowego opływanego płynem rzeczywistym oraz określenie współczynnika oporu.

Krótki wstęp teoretyczny:

Przepływ potencjalny(nie wirowy)- jest to taki przepływ, w którym elementy płynu doznają tylko przesunięć i odkształceń a nie wykonują obrotów. Przepływ taki może być zrealizowany tylko przy pomocy płynu nie lepkiego.
Przepływ cyrkulacyjny- aby na gruncie kinematyki płynu doskonałego objaśnić powstanie siły nośnej Py ┴ c_∞ należy do rozważań wprowadzić wir płaski kołowy o cyrkulacji r. Wówczas ma miejsce cyrkulacyjny opływ walca kołowego.

Współczynnik oporu Cx- wielkość współczynnika zależy od kształtu ciała, powierzchni odniesienia oraz liczby Reynoldsa. Dla walca kołowego wartość krytyczna liczby Reynoldsa, przy której ruch w warstwie przyściennej z laminarnego przechodzi w burzliwy wynosi ok Re(kryt)=200000

Wiry Karmana - kształtują sie za różnego rodzaju opływanymi przeszkodami. W wyniku przepływu za ciałem tworzy się obszar tzw. ślad aerodynamiczny. W miejscu tym zachodzą intensywne procesy mieszania. Krytyczna liczba Reynoldsa przy której następuje przejście laminarno-turbulentne w warstwie przyściennej zawiera sie Re(wp)=500000-2000000.W skutek występujących w przepływie zaburzeń powstają wiry które są unoszone przez zew strumień płynu. Wiry generowane są naprzemiennie po obu stronach walca.

Schemat stanowiska pomiarowego.

1 – komora pomiarowa

2 – wentylator

3 – walec kołowy

4 – kątomierz

5 – króciec pomiaru uśrednionego ciśnienia całkowitego

6 – króciec pomiaru uśrednionego ciśnienia całkowitego

7 – U – rurka

Obliczenia

ciśnienie barometryczne p_b = 992 Pa

wilgotność względna F = 59 %

temperatura t = 20 °C

Gęstość powietrza suchego w warunkach normalnych fizycznych

T_m = 273,15 K

p_n = 100000 Pa

_n = 1,2928 kg/m³

Gęstość pary nasyconej suchej

” = 0,0148 kg/m³

p” = 2000 Pa

Gęstość powietrza wilgotnego

Wartość liczby Reynoldsa

Współczynnik oporu c_x

Tabelaryczne zestawienie wyników

		cos()	Δh	m	pi	pi*cos()	pdw	cx
lp	[°]	-	mm alk.	kg/m^3	N/m^2	N/m^2	N/m^2	-
1	0	1,000	-25	825	-143,07	-143,07	143,07	0,745
2	10	0,985	-22		-125,90	-123,99
3	20	0,940	-10		-57,23	-53,78
4	30	0,866	-12		-68,67	-59,47
5	40	0,766	-2		-11,45	-8,77
6	50	0,643	10		57,23	36,79
7	60	0,500	17		97,29	48,64
8	70	0,342	23		131,62	45,02
9	80	0,174	16		91,56	15,90
10	90	0,000	16		91,56	0,00
11	100	-0,174	15		85,84	-14,91
12	110	-0,342	14		80,12	-27,40
13	120	-0,500	14		80,12	-40,06
14	130	-0,643	14		80,12	-51,50
15	140	-0,766	14		80,12	-61,37
16	150	-0,866	10		57,23	-49,56
17	160	-0,940	12		68,67	-64,53
18	170	-0,985	13		74,40	-73,27
19	180	-1,000	12		68,67	-68,67
20	190	-0,985	13		74,40	-73,27
21	200	-0,940	15		85,84	-80,66
22	210	-0,866	14		80,12	-69,39
23	220	-0,766	17		97,29	-74,53
24	230	-0,643	14		80,12	-51,50
25	240	-0,500	14		80,12	-40,06
26	250	-0,342	15		85,84	-29,36
27	260	-0,174	16		91,56	-15,90
28	270	0,000	17		97,29	0,00
29	280	0,174	10		57,23	9,94
30	290	0,342	25		143,07	48,93
31	300	0,500	19		108,73	54,37
32	310	0,643	12		68,67	44,14
33	320	0,766	1		5,72	4,38
34	330	0,866	-10		-57,23	-49,56
35	340	0,940	-15		-85,84	-80,66
36	350	0,985	-22		-125,90	-123,99

Wnioski

Z obliczeń wynika, że rozkład ciśnienia na powierzchni walca opływanego walca płynem rzeczywistym jest nierównomierny spowodowane jest to tym że płyn opływający walec posiada lepkość. istotne znaczenie ma tez współczynnik oporu Cx, który jest tym większy im większy jest udział sił lepkości w stosunku do sił bezwładności. Duża wartość współczynnika oporu nie jest pożądana, dlatego też stosuje się sztuczne zaburzenia przepływu w bezpośredniej bliskości powierzchni opływanej za pomocą np. drucików zakłócających. Wszelkie błędy mogą być spowodowane złym odczytem wartości z podziałek zamontowanych przy U-rurkach.