49

2?_„Ćwiczenia laboratoryjne < mechaniki płynów"__

Końcówka pomiarowa sondy wy konana jest w kształcie walca i zakończona pow ierzchnią kulistą w osi której wykonany jest otw orek I służący do pomiaru ciśnienia całkowitego (spiętrzenia). Impuls ciśnienia / tego otworka, za pomocą przewodu 4 umieszczonego wewnątrz trzonu sondy 5, przekazywany jest do króćca wy lotowego sondy. Krócicc ciśnienia spiętrzenia skierowany jest w kierunku czułki pomiarowej sondy (rys. 2).

Na powierzchni walcowej czułki, w miejscu gdzie linie prądu po zakłóceniu ich przebiegu spowodowanym opływem wierzchołka sondy ponownie ..przy lepiają się" do powierzchni walcowej czułki, wy wiercone są otworki służące do pomiaru ciśnienia staty cznego.

Warunkiem prawidłowego pomiaru ciśnienia statycznego za pomocą sondy jest gładkość otworków od strony przepływu oraz prostopadłość osi otworków do powierzchni.

Przestrzeń 3 wewnątrz czułki połączona jest z oddzielnym przewodem impulsowym umieszczonym wewnątrz, trzonka sondy5. Następnie impuls ciśnienia wyprowadzony jest na zewnątrz do króćca ciśnienia statycznego, który skierowany jest w kierunku przeciwnym do czułki sondy (rys. 2).

Rys. 2. Sposób podłączenia sondy Prandtla do manometru cieczowego

Dokładność pomiaru sondami ciśnieniowymi jest znacznie większa niż anemometrami, lecz mniejsza niż zwężkami. Zakres stosowania sondy Prandtla do pomiaru prędkości ograniczony jest od strony małych prędkości wpływem sił lepkości, a od strony prędkości maksymalnych występowaniem prostopadłej fali uderzeniowej przed czułką sondy. Sonda omawianego rodzaju działa poprawnie w zakresie liczb:

- dolną granicę stosowalności wyznacza minimalna liczba Reynoldsa:

J

gdzie: v mierzona prędkość przepływu [m/s], d-średnica czułki sondy fm],

V'- lepkość kinematyczna pły nu [m‘/s]

- górną granicę wyznacza liczba Macha Ma:

Ma = — < 0,85, a

gdzie: v- mierzona prędkość przepływu [m/s], a - prędkość dźwięku w płynie [m/s], a =

gdzie: k- wykładnik adiabaty płynu.

R - stała gazowa płynu [J/kg-KJ,

T- temperatura płynu [KJ.

Dla Ma >0,3 konieczne jest uwzględnienie ściśliwości gazu.

S. Budowa stanowiska i metodyka pomiarów

Schemat stanowiska pomiarowego do cechowania sondy Prandtla przedstawiony jest na rysunku 3. Wentylator promieniowy I tłoczy powietrze do tunclika poddżwiękowego 2. 7 tunelika powietrze wypły wa do atmosfery poprzez odpowiednio wyprofilowaną dyszę, tzw. dyszę Witoszyoskiego. Dysza ta zapewnia równomierny i wyrównany wypływ powietrza (wyrównane pole prędkości). Do końca dyszy przymocowana jest specjalna przystawka (suport) 3 w której mocowana jest w pozycji pionowej cechowana sonda 4. Konstrukcja suportu pozwala na obrót sondy względem dwóch wzajemnie prostopadłych osi. poziomej (kąt o) i pionowej (kąt a).

Cechowaną sondę należy zamocować w uchwycie suportu tak, aby końcówka pomiarowa sondy ustawiona równolegle do kierunku przepływu znalazła się na osi poziomej otworu dyszy wylotowej tuneliku (konstrukcja mocowania sondy zapewnia, żc przemieszczenia końca pomiarowego sondy w strudze są minimalne podczas obrotu i pochylenia sondy).