МОДЕЛЬ С ДЕРЖАВКОЙ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ТРУБАХ НА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ВЕСАХ Российский патент 1998 года по МПК G01M9/06 

Изобретение относится к технике и методике эксперимента в аэродинамических трубах.

В практике экспериментальных исследований в аэродинамических трубах большое место занимают испытания моделей на внемодельных (электромеханических) весах. При этом модель своей кормовой частью через систему жесткой подвески (донную державку и вертикальную стойку) крепится на механизме углов атаки. Чтобы исключить измерение аэродинамических нагрузок, действующих на эту систему, ее заключают в обтекатель, не связанный с весами (Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. - М.: Наука 1964, с. 435; Поуп А. и Гойн К., Аэродинамические трубы больших скоростей., М.: Мин 1968).

Известна аэродинамическая модель с державкой для исследования в аэродинамических трубах на механических весах (Краснов Н. И др. Прикладная аэродинамика. - М.: Высшая школа, 1974, с. 92), которая имеет установленный на донной державке корпус, выполненный с донной камерой, обтекатель, размещенный коаксиально державке. Для измерения донного давления, для последующего введения поправки в коэффициент лобового сопротивления модели выполнено дренажное отверстие. Описанная аэродинамическая модель принята за прототип.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения аэродинамических характеристик модели на внемодельных электромеханических весах путем выравнивания неравномерного донного давления.

На чертеже приведена схема предлагаемой модели с державкой для испытаний на механических весах.

Модель содержит донную державку 1, на которой установлена модель 2 с донной камерой 3, обтекатель 4, закрывающий от внешнего потока державку, непроницаемую диафрагму 5, закрепленную на обтекателе, и два дренажных отверстия 6, 7 для измерения донного давления.

Внешнее обтекание кормовой части модели является одним из источников неравномерностей давлений в донной камере, и его влияние на донное давление может быть уменьшено, используя диафрагму, установленную на обтекатель по плоскости донного среза модели с зазором 8, обеспечивающим отсутствие касания модели и диафрагмы.

Диафрагма может быть выполнена проницаемой - с перфорационными отверстиями, равномерно распределенными по ее площади. Однако наличие отверстий в диафрагме уменьшает эффект выравнивания давления. Минимально допустимые зазоры ε выполняются с целью обеспечить эффект замкнутой полости внутри донной камеры.

Струйное течение через зазор быстро затухает в объеме донной камеры, и давление на ее торцевой поверхности выравнивается.

Для получения достоверных результатов в процессе испытаний (соблюдение условия отсутствия касания модели и обтекателя) выполняется кольцевой зазор ε между контуром модели и диафрагмой.

При обтекании модели 2 на непроницаемой диафрагме 5 реализуется неравномерное давление, вызванное главным образом подвесными устройствами, и создается перепад давления по обе стороны диафрагмы.

Неизмеряемая нагрузка на диафрагме передается только на обтекатель, где закреплена диафрагма, и не измеряется весами.

Другим источником неравномерностей донного давления является вторичное течение из-под обтекателя. Его можно существенно уменьшить и практически ликвидировать за счет перекрытия канала между державкой и ее обтекателем путем уменьшения зазора 9 между торцами модели и обтекателя до минимально возможной величины δ (из условия отсутствия касания обтекателя и модели при перемещении ее по углам атаки). При малых зазорах перекрывается сообщение канала под обтекателем с донной камерой модели. Обтекатель как бы делит камеру на две части. Поэтому для измерения донного давления выполнена дополнительная дренажная трасса с приемным отверстием, расположенным на торце донной камеры между миделевым сечением модели и обтекателем. Из условия, что в горизонтальной плоскости при прочих равных условиях реализуется давление ближе к среднему, приемное отверстие размещают в горизонтальной плоскости модели. Таким образом, в предложенной модели устраняется два основных источника неравномерности донного давления. Один из них - вторичное течение в канале под обтекателем - устраняется за счет уменьшения зазора между торцами модели и обтекателя, реализуя тем самым эффект замкнутой полости в канале, в результате чего выравнивается давление по дну части донной камеры "внутри" обтекателя.

Другой источник - внешнее обтекание кормы модели устраняется посредством установки непроницаемой диафрагмы на обтекатель с узким зазором между ней и моделью, через который сообщается часть камеры "вне" обтекателя с внешним потоком. Поэтому также происходит выравнивание давления.

При испытании модели с непроницаемой диафрагмой глубина ее донной камеры может быть уменьшена по сравнению с рекомендуемой. Уменьшение глубины повышает точность определения аэродинамических характеристик исследуемой модели.

На предприятии были проведены испытания модели, представляющей собой цилиндр с конической носовой частью. Ее длина составляет 440 мм, диаметр - 70 мм. Модель имела донную камеру глубиной 15 мм. В торцевой плоскости модели на обтекателе ⊘ 42 мм была установлена непроницаемая диафрагма толщиной 1 мм с кольцевым зазором между ней и внутренним контуром донной камеры 1,5 мм. Эта модель испытывалась как прототип с обычной ДК. Испытания проводились в диапазоне чисел М= 0,5 - 4,0 и углов атаки α = 66 - 43^o на электромеханических весах.

С помощью металлической манжеты шириной 30 мм и толщиной стенки 0,25 мм, скользящей вдоль цилиндрической части обтекателя, получены требуемые зазоры между торцами модели и обтекателя δ = 0,2 мм (см. чертеж). На донном срезе камеры имелись 18 приемных отверстий диаметром 0,5 мм, расположенных по 6 в ряд на двух вертикальных и одном горизонтальном радиусах торца.

Модель с державкой предназначена для испытаний в аэродинамических трубах на электромеханических весах. Модель содержит корпус, установленный на державке, и обтекатель, размещенный коаксиально относительно державки. Корпус модели выполнен с донной камерой и непроницаемой диафрагмой, установленной в плоскости открытого торца с зазором относительно внутренней поверхности донной камеры. В корпусе модели выполнено отверстие, выход которого расположен на дне донной камеры корпуса модели. Державка выполнена с дренажным каналом, вход которого расположен у дна донной камеры. Использование модели повышает точность определения аэродинамических характеристик модели. 1 ил.

Модель с державкой для испытаний в аэродинамических трубах на электромеханических весах, содержащая корпус модели, установленной на державке, и обтекатель, размещенный коаксильно относительно державки, отличающаяся тем, что корпус модели выполнен с донной камерой и непроницаемой диафрагмой, установленной в плоскости открытого торца донной камеры корпуса модели с зазором относительно внутренней поверхности донной камеры и закрепленной на обтекателе, при этом в корпусе модели выполнено отверстие, выход которого расположен на дне донной камеры корпуса модели, а державка выполнена с дренажным каналом, вход которого расположен у дна донной камеры.