Zbigniew Kozieł	Laboratorium z Mechaniki Płynów	Data: 1.04.98
Rok III, Gr. 4A	Temat: Opływ walca kołowego.

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciśnienia dynamicznego na powierzchni walca kołowego opływanego płynem rzeczywistym oraz określenie współczynnika oporu.

Podstawowe wzory.

W przypadku ciał, które mają oś lub płaszczyznę symetrii równoległą do kierunku przepływu ( jak np. walec kołowy) nie występuje siła nośna, ma miejsce jedynie opór. Reakcja ośrodka określona jest wzorem:

gdzie: A - wsp. proporcjonalności

- prędkość w kierunku osi x

F - powierzchnia odniesienia

lub

wyraz w nawiasie to ciśnienie prędkości
w strumieniu niezakłóconym

ρ - gęstość płynu

Składowa oporu wyrażona jest więc zależnością:

przy czym c_x - wsp. oporu.

Stanowisko pracy.

1 - komora pomiarowa, 5 - króciec pomiaru uśrednionego ciśnienia całkowitego,

2 - wentylator, 6 - króciec pomiaru uśrednionego ciśnienia statycznego,

3 - walec kołowy, 7 - mikrometr z rurką pochyłą

4 - kątomierz,

Kątomierz umożliwia pomiar położenia walca w stosunku do kierunku napływu powietrza w zakresie kątów 0-360^o.

Dane:

D=40 mm ρ_n=1,276 kg/m³

p_b=988 hPa p_n=10⁵ hPa

p_st=282 Pa T_n=273,15 K

φ=0,47 p''=2210 Pa

t=18,5 ⁰C ρ''=0,0164 kg/m³

Wyniki:

Gęstość powietrza:

1,168 kg/m³

Prędkość strugi niezakłóconej:

=18,04 m/s

Liczba Reynoldsa:

=48080

gdzie ν=15*10^-6 m²/s.

Współczynnik oporu:

C_x=0,2

Wyniki doświadczenia.

Lp	αi	Cosαi	Li (rzecz.)	pi	Picosαi	pdyn	ΔαΣpicosαi	Pdyn
	[^0]		[mm alk.]	[N/m^2]	[N/m^2]	[N/m^2]	[N/m^2]	[N/m^2]
1	0	1	11,4	92,26	92,26	189,74	214	110
2	10	0,984808	13,9	112,5	110,7909	169,5
3	20	0,939693	20,3	164,29	154,3822	117,71
4	30	0,866025	28,1	227,42	196,9514	54,58
5	40	0,766044	38,4	310,78	238,0712	-28,78
6	50	0,642788	48,2	390,09	250,7452	-108,09
7	60	0,5	55,2	446,75	223,375	-164,75
8	70	0,34202	58,8	475,88	162,7605	-193,88
9	80	0,173648	53	428,94	74,48457	-146,94
10	90	0	52,2	422,47	0	-140,47
11	100	-0,17365	248	403,04	-69,9879	-121,04
12	110	-0,34202	48,2	390,09	-133,419	-108,09
13	120	-0,5	47,8	386,86	-193,43	-104,86
14	130	-0,64279	48,2	390,09	-250,746	-108,09
15	140	-0,76604	48,2	390,09	-298,825	-108,09
16	150	-0,86603	47,2	382	-330,823	-100
17	160	-0,93969	46,6	377,15	-354,404	-95,15
18	170	-0,98481	46,4	375,53	-369,826	-93,53
19	180	-1	46	372,29	-372,29	-90,29
20	190	-0,98481	46,2	373,91	-368,23	-91,91
21	200	-0,93969	47	380,38	-357,439	-98,38
22	210	-0,86603	47	380,38	-329,42	-98,38
23	220	-0,76604	47,8	386,86	-296,35	-104,86
24	230	-0,64279	47,8	386,86	-248,67	-104,86
25	240	-0,5	48,2	390,09	-195,045	-108,09
26	250	-0,34202	48,2	390,09	-133,419	-108,09
27	260	-0,17365	51,2	414,37	-71,9554	-132,37
28	270	0	52	420,85	0	-138,85
29	280	0,173648	53	428,94	74,48457	-146,94
30	290	0,34202	58,8	475,88	162,7605	-193,88
31	300	0,5	57,6	466,17	233,085	-184,17
32	310	0,642788	50,2	406,28	261,1519	-124,28
33	320	0,766044	40	323,73	247,9914	-41,73
34	330	0,866025	29,3	237,13	205,3605	44,87
35	340	0,939693	20,7	167,53	157,4268	114,47
36	350	0,984808	15,3	123,83	121,9488	158,17

Współczynnik oporu wynosi: C_x=0,2

Wniosek.

Po wyznaczeniu współczynnika oporu C_x=0,2 oraz liczby Reynoldsa Re=48080 można stwierdzić, że przepływ strumienia powietrza, opasający walec, był przepływem laminarnym. Maksymalna depresja ciśnienia dynamicznego występuje przy kącie α równe ok. 70 i 290 ⁰. Jest to kolejny dowód występowania przepływu laminarnego, gdyż przy przepływie turbulentnym oderwanie strugi i wzrost ciśnienia występuje dopiero przy kątach ok. 110-120⁰.

---