Лабораторная работа № 2. Цель работы – установить соответствие показаний тарируемого и эталонного насадков и
Цель работы – установить соответствие показаний тарируемого и эталонного насадков и найти степень влияния отклонения оси насадка от направления скорости набегающего потока на показания манометра, соединенного с этим насадком. Результаты работы должны быть представлены в виде соответствующих таблиц экспериментальных данных, а также тарировочных графиков.
Общие сведения
В ЦАГИ проводились эксперименты по определению погрешности измерений такого типа. Например, на рис. 4 представлена зависимость поправки на калибровочный коэффициент насадка при различных углах натекания к оси перпендикулярной оси насадка. Можно видеть, что эта зависимость велика, но зато цилиндрический насадок имеет простую методику тарировки и эксперимента.
Тарировка цилиндрического насадка на показание скорости производится путем сравнения его показаний с показаниями эталонной трубки Пито-ЦАГИ, в результате чего получают коэффициент для цилиндрического насадка. Коэффициент для цилиндрического насадка колеблется в пределах 0,75-0,95. Во время тарировки оба насадка (приемника давления) устанавливаются в рабочей части замкнутой аэродинамической трубе с одним обратным каналом (рис. 7) строго параллельно друг другу. Основными элементами таких труб являются рабочая часть А, диффузор Б, винто-моторная группа В, поворотные колена Г, обратный канал Д и конфузор Е. Измерения производятся “нулевым методом”.
Рис. 7 – Схема аэродинамической трубы Т-23 ЦАГИ
Схема расположения этих насадков и соединения их с манометрами показана на рис. 8.
Рис. 8 Расположение насадка в трубе
Если
действительное избыточное давление, измеренное манометром, а разность
соответствует показаниям манометра, соединенного тарируемым насадком, то тарировочный коэффициент этого насадка определяется в виде отношения
ζт = dPэ/dPт (36)
Используемые манометры, соединенные с соответствующим тарируемым насадком, должны быть предварительно протарированы, т. е. для них должны быть известны тарировочные коэффициенты и
. Кроме того, в частности для чашечных микроманометров, должны быть известны также значения коэффициентов Кэ и Кт, найденные по формуле (16). С учетом этого избыточные давления, измеренные обоими манометрами, будут определяться выражением:
(37 а)
(37 б)
С учетом этих выражений тарировочный коэффициент (36)
(38)
где tg α = dhэ / dhт
Обычно тарировка осуществляется по результатам нескольких замеров уровней в отсчетных коленах манометров. По этим результатам можно определить соответствующий тарировочный коэффициент насадка при помощи зависимости, аналогичной (29)
(39)
С помощью параметра определяется скорость набегающего потока, измеренная цилиндрическим насадком по формуле (39).
(40)
где – поправочный коэффициент
(41)
Для цилиндрического насадка также определяется – угол установки площадки. Если поток, величину и направление скорости которого замеряет цилиндрический насадок, направлен в плоскости, не перпендикулярной оси насадка, а под углом
(рис. 9), результаты измерения величины скорости будут иными. При наличии угла
насадок замеряет приуменьшенное значение скорости. При замере величины скорости с точностью 15% угол
больше 10° недопустим. Этот метод измерений называется “нулевым методом”. В некоторых случаях измерения производят без поворота насадка и тогда скорость определяют по результатам давлений во всех трех отверстиях (абсолютный метод).
Рис. 9 – Поправка на калибровочный коэффициент цилиндрического насадка при различных углах натекания
Угловую характеристику насадка, которая определяет зависимость измеряемого им давления от его отклонения относительно направления скорости набегающего потока, можно представить в виде некоторой функции от угла α этого отклонения:
(42)
где и
– избыточные давления, измеряемые насадками соответственно при α=0 и α≠0.
При экспериментальном определении угловой характеристики насадок (приемник давления) закрепляется на координатнике – специальном устройстве, позволяющем изменять наклон этого насадка в рабочей части аэродинамической трубы. Если при некотором угле α этого наклона избыточное давление, измеренное микроманометром,
(43 а)
а при α = 0
(43 б)
то выражение (42) примет вид
(44)
где ; и
.
По данным измерений строится график функции f(α), представляющий собой угловую характеристику. При помощи этого графика можно определить экспериментальную «зону нечувствительности», т. е. интервал углов а, в котором ошибка измерении не превышает заданной величины (ее величина равна примерно ±1÷1,5%).