文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 圆柱绕流阻力实验(压强分布法)

圆柱绕流阻力实验(压强分布法)

3.14 圆柱绕流阻力实验(压强分布法)

一、实验目的

圆柱绕流实验是研究外流问题和形状阻力的典型实验。通过测量圆柱表面的压强分布,认识实际流体绕圆柱流动时表面压强分布规律,并与理想流体相比较,理解形状阻力产生的原因及测量、计算方法。

二、实验原理

理想流体均流对二维圆柱作无环量绕流时,圆柱表面任一点的速度分量为

0,2sin r V V V θθ∞== (1) 式中∞V 为来流速度。圆柱表面任一点的压强i p 与来流压强p ∞的关系满足伯努利方程

2222i p V p V g g g g

θρρ∞∞+=+ (2) 式中ρ为流体密度。以压强系数P C 表达流体压强的分布

2214sin 12

i P p p C V θρ∞∞−==− (3) 由于压强分布沿圆柱面前后对称,压强合力为零,称为达朗贝尔佯缪。

实际流体绕圆柱流动时,由于粘性得影响压强分布前后不对称;特别是当流动达到一定雷诺数后,粘性边界层在圆柱后部发生分离,形成漩涡。从分离点开始圆柱体后部的压强大致接近分离点压强,不能恢复到前部的压强,破坏了前后压强分布的对称性,形成压差阻力D F 。由于圆柱表面的摩擦阻力相对于压差阻力小得多,可忽略不计,阻力系数可表为

20cos 12D

D P F C C d V A π

θθρ∞==∫ (4) 式中A 为圆柱的迎风特征面积,压强系数P C 由(3)式确定。实验中由多管压力计分别测量i p p ∞−和212

V ρ∞ ()i m i p p g h h ρ∞∞−=

− (5) 201()2

m V k g h h ρρ∞∞=− (6) 式中i h 为测点的静压水头高,0h 来流的总压水头高,∞h 为来流的静压水头高,m ρ测压计