Способ измерения касательного напряжения на шероховатой поверхности,обтекаемой турбулентным потоком

Способ измерения касательного напряжения на шероховатой поверхности,обтекаемой турбулентным потоком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Соеэ Советски к

Сациалиатичееиин

Рвелублик

ОП ИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ С (61) Дополнительное к авт.

{22) Заявлейо 24. 06. 80 { с присоединением заявки М

{23) Приоритет

Опубликовано .07. 10

Дата опубликования

9кударетеенны1 квинтет

СССР

60 делам наабретеннй к открытка. (72) Авторы изобретения

В.Ф.Потемкин и Г.А.Дрейцер

Московский ордена Ленина авиаЦионный институт им. Серго . Орджоникидзе (7l ) Заявитель,с- (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

НА .ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБТЕКАЕМОЙ

ТУРБУЛЕНТНЫМ ПОТОКОМ составляющей продольной скорости и определяют расстояние от стенки до поверхности с максимальной величиной среднеквадратичной пульсационной сос5 тавляющей, а касательное напряжение определяют иэ соотношения (v,Л р) (i)

U5 — -1

Гм Т где р

1 Ю

Изобретение относится к гидрав-. лике и аэродинамике, включая как . внутреннее, так и внешнее обтекание жидкостью (газом) твердых тел.

Известен способ измерения касательного напряжения на шероховатой поверхности, обтекаемой турбулентным потоком, путем измерения средней составляющей продольной скорости в пристенной части слоя и расстояния до стенки и построения профиля средней составляющей продольной скорости (1) .

Недостаток известного способанизкая точность измерения касательного напряжения на шероховатом поверхности в турбулентном пограничном слое.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что дополнительно производят измерен.е среднеквадратичной пульсационной

- плотность жидкости;

- коэффициент кинематической вязкости;

- расстояние от стенки до поверхности максимума профиля пульсации;

- значение средней продольной скорости на расстоянии Y . от стенки;

- касательное напряжение.

964282

Использование предлагаемого способа обусловлено тем, что поверхности с максимальным значением среднеквадратичной пульсационной составляющей продольной скорости соответству- ъ ет определенное расстояние от стенки У>, причем такое расстояние от стенки Y+ однозначно связано соотношением (1) со значением средней продольной скорости и на этом же рас- >О стоянии.

Поскольку плотность жидкости Р и коэффициент кинематической вязкости известны до измерения касательного напряжения на стенке д, то после установления значений У< и U+ в выражении (1) остается неизвестным топько значение „, которое определяется из (1) методом подбора. Поверхности с максимальным значением среднеквадратичной пульсационной составляющей продольной скорости соответствует излом профиля средней продольной скорости. Поэтому значение средней продольной скорости U можно также определить по излому ее профиля.

Касательное напряжение на шероховатой поверхности измеряют следующим образом.

Заранее знают (или определяют) плотность жидкости р и кинематический коэффициент вязкости .

Датчик измерителя среднеквадратичной пульсации продольной скорости и средней продольной скорости, связанный с координатником, перемещается в пристенной части турбулентного пограничного слоя и измеряет среднеквадратичную пульсацию продольной скорости, выводя показания на самописец или в ЭВМ.

Определяют максимальное значение среднеквадратичной пульсации продольной скорости и расстояние У> от максимума до стенки. Измеряют значение

U средней продольной скорости на расстоянии от стенки У>. Значения

U, Y, ) и р подставляют в соотношение (1) и методом подбора опреде". ляют касательное напряжение на стен-. ке 11... например, по соответствующей программе в ЭВМ.

Причем возможно одновременное измерение среднеквадратичной пульсации продольной скорости и средней прадо И льной скорости одним и тем же датчиком, например термоанемометром, измеряющим одновременно обе эти величины, или измерение указанных величин разными датчиками последовательно во времени.

Можно также измерять только среднюю продольную скорость в пристенной части слоя, определяя излом профиля скорости и расстояние до него от стенки Y

В зависимости от вида шероховатой поверхности при турбулентном течении основного потока используют два варианта отсчета (измерения) расстояния Y от стенки: отсчет от приведенной поверхности (приведенного диаметра для трубы) и отсчет от внутренней поверхности (внутреннего диаметра для трубы)

Для большинства видов шерохова"той поверхности, которые характсризуются существенным вкладом вихревых зон, образующихся на шероховатой поверхности, в результирующий турбулентный поток, расстояние от стенки измеряют от приведенной поверхности.

Приведенная поверхность определяется экспериментально проливной водой шероховатой поверхности для определения. количества воды, заполнившей впадины. В случае шероховатой трубы приведенный диаметр (2) где V — внутренний объем участка трубы, L - его длина. О величине объема V судят по объему заполнившей его воды. Поскольку ось трубы однозначно определена, то расстояние Y измеряют от поверхности, находящейся от оси трубы на расстоянии, равном Dä /2.

В случае шероховатой поверхности на пластине ее покрывают водой непосредственно до полного погружения выступов. Тогда объем воды равен

V=Hl t 11р (3) где L - длина пластины; Н вЂ” ширина пластины. Из (3) определяют t от которого ведут отсчет У

При особом виде шероховатой поверхности, когда из-за относительно большой глубины впадин образующиеся во впадинах вихревые зоны вносят малый вклад в результирующее течение жидкости в направлении основного потока, Y измеряют от внутреннего диаметра в случае течения в шероховатой

5 96428 трубе или от вершин выступов в случае течения на плоской пластине.

Использование предлагаемого способа косвенного измерения касательного напряжения на шероховатой поверх- 3 ности в турбулентном пограничном слое обеспечивает повышение точности измерения касательного напряжения.

1 формула изобретения где Р

1Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ротта И.К. Турбулентный пограничный слой в несжимаемой жидкости. Л., Судостроение, 1967, с. 178.

Составитель A. Теверовский

Редактор И. Янович Техред А.Ач Корректор А. Ференц

БД7Р% 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб, 4/5

Филиал !1Г1(Патент, г. ужгород, ул. Проектная, Способ измерения касательного напряжения на шероховатой поверхности, обтекаемой турбулентным пото ком, путем измерения средней составляющей продольной скорости в пристен ной части слоя и расстояния до стенки и построения профиля средней составляющей продольной скорости, о т - 20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, дополнитель-. но производят измерение среднеквадратичной пульсационной составляющей продольной скорости и определяют расстояние от стенки до поверхности с максимальной величиной среднеквадI

2 6 ратичной пульсационной составляющей, а касательное напряжение определяют из соотношения плотность жидкости; коэффициент кинематической вязкости; расстояние от стенки до поверхности максимума профиля пульсации; значение средней продольной скорости на расстоянии

У> от стенки; касательное напряжение.