Как определить температуру газа

5.3.2. Определение скорости потока по перепаду статического давления.

В аэродинамических
трубах как с закрытой, так и с открытой
рабочей частью скорость потока можно
определить по разности (перепаду)
статического давления между двумя
сечениями. Одно из сечений обычно
совпадает с входным сечением сопла,
второе — с выбранным сечением в рабочей
части или срезом сопла.

В выбранных
сечениях 1 и 2 (рис.4) в стенках трубы
делают по 6…10 отверстий, которые, во
избежание случайных ошибок при измерении
давления, объединяют в самостоятельные
коллекторы. Штуцеры коллекторов при
помощи резиновых шлангов соединяют с
манометром. В случае открытой рабочей
части одно из колен манометра сообщается
с атмосферой.

Запишем для двух этих сечений уравнение
Бернулли для несжимаемой среды

и уравнение неразрывности . (12)

Здесь
– коэффициент гидравлических потерь
между сечениями 1 и 2. Из уравнений (11) и
(12) получаем уравнение,
решая которое относительноv2
получим формулу для расчета скорости

, (13)

где
– коэффициент перепада, характеризующий
данную аэродинамическую трубу. Этот
коэффициент определяется тарировкой
для каждых конкретных условий.

Приведенные методы определения скорости
потока дают тождественные результаты.
Применение одного или другого метода
обуславливается конструкцией трубы.

как определить температуру газа


В этом методе
непосредственно измеряются лишь скорости
и давления в окружающей тело среде, а
силы и моменты, действующие на тело,
вычисляются по теореме импульсов или
по теореме о моменте импульса. Этот
метод может быть применим и в лабораторной
практике, и при летных испытаниях.

Суть
метода заключается в том, что в жидкости
«проводят» контрольную поверхность,
внутри которой находится обтекаемое
тело, и, предполагая ее неподвижной,
подсчитывают количество движения,
протекающее сквозь эту поверхность в
единицу времени. Для упрощения расчетов
контрольную поверхность выбирают в
форме параллелепипеда, передняя и задняя
грани которого перпендикуляры вектору

Предлагаем ознакомиться:  На каком сроке можно определить пол ребенка

,
а верхняя и нижняя — параллельны потоку.

Изобары

Используя
найденные значения объема газа при
различных температурах и одном и том
же давлении, можно построить график
зависимости Vот
t.
Эта
зависимость изобразится прямой линией
— изобарой,
как
и должно быть согласно формуле (3.6.4).

Различным
давлениям соответствуют разные изобары
(рис. 3.10). Так как с ростом давления объем
газа при постоянной температуре
уменьшается (закон Бойля—Мариотта), то
изобара, соответствующая более высокому
давлению р2,
лежит ниже изобары, соответствующей
более низкому давлению p1

Рис. 3.10

6. Оптические методы исследований

Для получения
картины обтекания тел потоком жидкости
или газа (аэродинамического спектра)
применяют различные методы визуализации
течения, т.е. методы, делающие поток
видимым. Спектр обтекания при этом можно
сфотографировать. Для получения спектров
в потоке воздуха наибольшее распространение
получили методы дымовых спектров, метод
шелковинок и оптические методы.

В высокоскоростных
трубах градиенты плотности потока
вблизи модели очень велики. Для наблюдения
расположения и формы областей изменения
плотности применяют оптические методы
– прямой теневой и шлирен-теневой (метод
Теплера). В основу этих методов положена
зависимость коэффициента преломления
прозрачной среды от изменения плотности.
Плотность же изменяется за счет изменения
давления и температуры.


Связь коэффициента
преломления и плотность газа имеет вид

где 0
– плотность, а n0
– коэффициент преломления при стандартных
значениях температуры и давления.

здесь с*
– скорость
света в пустоте; с
– скорость света в среде с плотностью
.

Отклонение световых
лучей пропорционально градиенту
плотности. В областях, где градиент
плотности изменяется, из-за отклонения
лучей освещенность соответствующих
мест на регистрационной поверхности
будет различной.

Оптическая
схема, применяемая в шлирен-теневом
приборе ИАБ-451 системы Д.Д.Максутова,
показана на рис.13. Прибор состоит из
двух основных частей: коллиматора 7,
предназначенного для формирования
параллельного пучка света и просвечивания
исследуемого поля в рабочей части, и
наблюдательной трубы 1, предназначенной
для визуального наблюдения и
фотографирования теневой картины.

Лучи света от источника света 5 проходят
через прямоугольную щель в диафрагме
4 и направляются на сферическое зеркало
8, отразившись от которого они параллельным
пучком проходят через менисковую линзу
4. Пройдя через исследуемое поле
неоднородности потока, лучи через
менисковую линзу 3 попадают на сферическое
зеркало 2, отражаясь от которого, они
отклоняются диагональным зеркалом 7 и,
проходя мимо кромки ножа 8, достигают
матового экрана 9 или окуляра зрительной
трубы.

Предлагаем ознакомиться:  Какая должна быть температура компьютера и ноутбука?

Идеальный газ

Если продолжить
изобары в область низких температур,
где измерения не проводились, то все
прямые пересекают ось температуры в
точке, соответствующей объему, равному
нулю (пунктирные прямые на рис. 3.10). Но
это не означает, что объем газа
действительно обращается в нуль. Ведь
все газы при сильном охлаждении
превращаются в жидкости, а к жидкостям
ни закон Гей-Люссака, ни закон Бойля—Мариотта
неприменимы.

Реальные
газы подчиняются основным газовым
законам лишь приближенно и тем менее
точно, чем больше плотность газа и ниже
его температура. Газ,
который в точности подчиняется газовым
законам, называют идеальным.

Газовая шкала температур

Тот факт, что
численное значение температурного
коэффициента объемного расширения в
предельном случае малых плотностей
одинаково для всех газов, позволяет
установить температурную шкалу, не
зависящую от вещества, — идеальную
газовую шкалу температур.


Приняв за основу
шкалу Цельсия, можно определить
температуру из соотношения (3.6.1)

(3.6.5)

где
V0—
объем газа при 0 °С, а V—
его объем при температуре t.

Таким образом, с
помощью формулы (3.6.5) осуществляется
определение температуры, не зависящее
от вещества термометра.

Дано определение
идеального газа как газа, в точности
подчиняющегося законам Бойля—Мариотта
и Гей-Люссака. Введена идеальная газовая
шкала температур, не зависящая от
вещества.

Не все в мире
относительно. Так, существует абсолютный
нуль температуры. Есть и абсолютная
шкала температур. Сейчас вы узнаете об
этом


При увеличении
температуры объем газа неограниченно
возрастает. Не существует никакого
предела для роста температуры*. Напротив,
низкие температуры имеют предел.

* Наибольшие
температуры на Земле — сотни миллионов
градусов — получены при взрывах
термоядерных бомб. Еще более высокие
температуры характерны для внутренних
областей некоторых звезд.

Согласно закону
Гей-Люссака (3.6.4), при понижении температуры
объем стремится к нулю. Так как объем
не может быть отрицательным, то температура
не может быть меньше определенного
значения (отрицательного по шкале
Цельсия).

Предлагаем ознакомиться:  Почему температура кипения воды в различных условиях разная

3. Баллистический метод

Он
состоит в том, что испытываемая модель
выстреливается (обычно с помощью ракеты)
в атмосферу и затем ее движение фиксируется
с помощью кино- телекамер. Модель
фотографируют с двух или трех точек и
таким образом определяют траекторию
ее движения. Фиксация движения модели
в атмосфере позволяет судить о том, как
она реагирует на отклонение рулей,
элеронов и т.п.

, управление которыми
производится по каналам телеметрии.
Баллистический метод особенно удобен
для изучения аэродинамических сил и
моментов при движении с переменной
линейной и угловой скоростями, в частности
при криволинейном движении. Он пригоден
также для изучения устойчивости и
управляемости модели ЛА.

3.1. Классификация аэродинамических труб

Главным методом
исследования является метод испытаний
в аэродинамических трубах. Аэродинамическая
труба
представляет собой физический прибор,
позволяющий получить в рабочей части,
где располагаются исследуемые модели,
равномерный прямолинейный установившийся
поток воздуха определенной скорости.

В основу эксперимента
с использованием аэродинамических труб
(АДТ) положен принцип обращения движения,
согласно которому картина взаимодействия
тела и потока, его обтекающего, не
изменяется от того, набегает поток на
неподвижное тело или тело движется в
неподвижной среде.

а) трубы незамкнутого
типа;

б) трубы замкнутого
типа (с замкнутым потоком).


а) дозвуковые 0

Загрузка ...
Adblock detector