Pomiar pola prędkości w przepływie turbulentnym metodą termoanemometrii

Podobne dokumenty
Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Realizacje zmiennych są niezależne, co sprawia, że ciąg jest ciągiem niezależnych zmiennych losowych,

Układ elektrohydrauliczny do badania siłowników teleskopowych i tłokowych

Grażyna Nowicka, Waldemar Nowicki BADANIE RÓWNOWAG KWASOWO-ZASADOWYCH W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW AMFOTERYCZNYCH

2. Tensometria mechaniczna

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych M O D E L O W A N I E I S Y M U L A C J A

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWEK CIENKICH ZA POMOCĄ ŁAWY OPTYCZNEJ

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Różniczkowanie i całkowanie numeryczne

Fizyka. Kurs przygotowawczy. na studia inżynierskie. mgr Kamila Haule

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Energia aktywacji jodowania acetonu. opracowała dr B. Nowicka, aktualizacja D.

( ) Lista 2 / Granica i ciągłość funkcji ( z przykładowymi rozwiązaniami)

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

usuwa niewymierność z mianownika wyrażenia typu

Podstawy układów logicznych

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

Wykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna

Wytrzymałość materiałów II

Macierz. Wyznacznik macierzy. Układ równań liniowych

METODYKA OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ OBIEKTU BALISTYCZNEGO

Wykład 6 Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera

Wyrównanie sieci niwelacyjnej

Wymagania na ocenę dopuszczającą z matematyki klasa II Matematyka - Babiański, Chańko-Nowa Era nr prog. DKOS /02

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI W KLASIE IIc ZAKRES PODSTAWOWY I ROZSZERZONY

Matematyka finansowa r. Komisja Egzaminacyjna dla Aktuariuszy. LXVI Egzamin dla Aktuariuszy z 10 marca 2014 r. Część I

Analiza matematyczna i algebra liniowa

Oznaczenia: K wymagania konieczne; P wymagania podstawowe; R wymagania rozszerzające; D wymagania dopełniające; W wymagania wykraczające

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015 Zadania dla grupy elektronicznej na zawody II stopnia

Komisja Egzaminacyjna dla Aktuariuszy LIX Egzamin dla Aktuariuszy z 12 marca 2012 r. Część I Matematyka finansowa

Materiały pomocnicze do ćwiczeń z przedmiotu: Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja II. Klimatyzacja

Wykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa

Ć W I C Z E N I E N R E-14

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych i schemat oceniania zadań otwartych

Rozwiązywanie zadań z dynamicznego ruchu płaskiego część I 9

BADANIE ZALEŻNOŚCI PRZENIKALNOŚCI MAGNETYCZNEJ

Rozwiązania maj 2017r. Zadania zamknięte

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI CZWÓRNIKI BIERNE

Zawór regulacyjny ZK210 z wielostopniową dyszą promieniową

Wektor kolumnowy m wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze n=1 Wektor wierszowy n wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze m=1

Przetworniki Elektromaszynowe st. n. st. sem. V (zima) 2018/2019

dr inż. Zbigniew Szklarski

Modelowanie 3 D na podstawie fotografii amatorskich

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu : Napędy Hydrauliczne i Pneumatyczne

Macierz. Wyznacznik macierzy. Układ równań liniowych

2. Funktory TTL cz.2

Rezystancyjne czujniki temperatury do zastosowań wewnętrznych, zewnętrznych i kanałowych

Temat lekcji Zakres treści Osiągnięcia ucznia

Laboratorium Metrologii

Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych. Podstawy pomiaru i analizy sygnałów wibroakustycznych wykorzystywanych w diagnostyce

Dorota Ponczek, Karolina Wej. MATeMAtyka 2. Plan wynikowy. Zakres podstawowy

Zadania. I. Podzielność liczb całkowitych

POMIAR MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI STALI PRZEZ POMIAR WYDŁUŻENIA DRUTU

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

4. RACHUNEK WEKTOROWY

MATeMAtyka 3 inf. Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych. Zakres podstawowy i rozszerzony. Dorota Ponczek, Karolina Wej

Pierwiastek z liczby zespolonej

Wspomaganie obliczeń za pomocą programu MathCad

Algorytmy graficzne. Filtry wektorowe. Filtracja obrazów kolorowych

WENTYLACJA PRZESTRZENI POTENCJALNIE ZAGROŻONYCH WYBUCHEM MIESZANIN GAZOWYCH

Prosta metoda sprawdzania fundamentów ze względu na przebicie

WYMAGANIA I KRYTERIA OCENIANIA Z MATEMATYKI W 3 LETNIM LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCYM

ZJAWISKO TERMOEMISJI ELEKTRONÓW

Ćwiczenie 3. Dobór mikrosilnika prądu stałego do układu pozycjonującego

MATURA 2014 z WSiP. Zasady oceniania zadań

2. FUNKCJE WYMIERNE Poziom (K) lub (P)

TEORIA PŁYT I POWŁOK (KIRCHHOFFA-LOVE)

Wyznacznikiem macierzy kwadratowej A stopnia n nazywamy liczbę det A określoną następująco:

ĆWICZENIE ANALIZA SITOWA I PODSTAWY OCENY GRANULOMETRYCZNEJ SUROWCÓW I PRODUKTÓW

Algebra macierzowa. Akademia Morska w Gdyni Katedra Automatyki Okrętowej Teoria sterowania. Mirosław Tomera 1. ELEMENTARNA TEORIA MACIERZOWA

1 Definicja całki oznaczonej

Struktura energetyczna ciał stałych-cd. Fizyka II dla Elektroniki, lato

Wymagania kl. 2. Uczeń:

O RELACJACH MIĘDZY GRUPĄ OBROTÓW, A GRUPĄ PERMUTACJI

SZTUCZNA INTELIGENCJA

Zapis wskaźnikowy i umowa sumacyjna

Całkowanie. dx d) x 3 x+ 4 x. + x4 big)dx g) e x 4 3 x +a x b x. dx k) 2x ; x 0. 2x 2 ; x 1. (x 2 +3) 6 j) 6x 2. x 3 +3 dx k) xe x2 dx l) 6 1 x dx

2. Na ich rozwiązanie masz 90 minut. Piętnaście minut przed upływem tego czasu zostaniesz o tym poinformowany przez członka Komisji Konkursowej.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

1. LINIE WPŁYWOWE W UKŁADACH STATYCZNIE WYZNACZALNYCH

MXZ INVERTER SERIA. Jedna jednostka zewnętrzna może obsługiwać do 8 pomieszczeń. Ograniczenie poboru prądu. Efektywność energetyczna: klasa A

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2 zakres podstawowy 1. SUMY ALGEBRAICZNE

Analiza matematyczna v.1.6 egzamin mgr inf niestacj 1. x p. , przy założeniu, że istnieją lim

STYLE. TWORZENIE SPISÓW TREŚCI

Karta oceny merytorycznej wniosku o dofinansowanie projektu innowacyjnego testującego składanego w trybie konkursowym w ramach PO KL

VI. Rachunek całkowy. 1. Całka nieoznaczona

RACHUNEK CAŁKOWY. Funkcja F jest funkcją pierwotną funkcji f na przedziale I R, jeżeli. F (x) = f (x), dla każdego x I.

Matematyka stosowana i metody numeryczne

Temat ćwiczenia. Pomiary kół zębatych

Ćwiczenie 9. BADANIE UKŁADÓW ZASILANIA I STEROWANIA STANOWISKO I. Badanie modelu linii zasilającej prądu przemiennego

Tydzień 1. Linie ugięcia belek cz.1. Zadanie 1. Wyznaczyć linię ugięcia metodą bezpośrednią wykorzystując równanie: EJy = -M g.

mgh. Praca ta jest zmagazynowana w postaci energii potencjalnej,

Prawo Coulomba i pole elektryczne

Karta oceny merytorycznej wniosku o dofinansowanie projektu konkursowego PO KL 1

Równania i nierówności kwadratowe z jedną niewiadomą

cz. 2 dr inż. Zbigniew Szklarski

ZASTOSOWANIE RÓWNANIA NASGRO DO OPISU KRZYWYCH PROPAGACYJI PĘKNIĘĆ ZMĘCZENIOWYCH

10.3. Przekładnie pasowe

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2b, 2c, 2e zakres podstawowy rok szkolny 2015/ Sumy algebraiczne

Transkrypt:

Ć w i c z e n i e 13 Pomir pol prędkości w przepływie turbulentnym metodą termonemometrii 1. Wprowdzenie Pomiry pol prędkości w przepływie turbulentnym są zwykle dokonywne z pomocą techniki termonemometrycznej. Stłotemperturowy ukłd pomirowy termonemometru (rys.1) pozwl zmierzyć npięcie E, które jest związne zleŝnością funkcyjną z prędkością czynnik orz jego temperturą Θ [1]. ZleŜność t wynik z bilnsu cieplnego włókn sondy włączonej do zstosownego ukłdu pomirowego i zpisn moŝe być w postci: E = n ef w której ef ozncz skłdową wektor prędkości, odpowiedzilną z efekt chłodzeni gorącego włókn. Wielkości A i z równni (1) dl dnego medium o temperturze Θ = idem orz dl konkretnego czujnik o ustlonej temperturze włókn Θ w = idem, mogą być trktowne jko stłe, jeŝeli prędkość czynnik nie przekrcz 30 m/s. W prktyce pomirowej przyjmuje się njczęściej, Ŝe wykłdnik potęgowy n nie zleŝy od tempertury płynu i przy umirkownej prędkości przepływu ( < 30 m/s) jego wrtość moŝn uznć z stłą, wynoszącą n = 0.5 []. JeŜeli dny przepływ turbulentny m chrkter stcjonrny 1 wówczs zgodnie z hipotezą Reynolds, chwilowe wrtości prmetrów fizycznych poruszjącego się czynnik trktowć moŝn jko wynik superpozycji niezleŝnych od czsu wrtości średnich orz wielkości fluktucyjnych. Skłdowe wektor prędkości chwilowej elementów płynu, w dowolnie wybrnym ukłdzie współrzędnych prostokątnych, moŝn więc przedstwić w postci: 1= 1+ u1; = + u; 3 = 3+ u3; () lub i = i + ui; i= 1,,3 gdzie: i, m/s - skłdow prędkości średniej, u i, m/s - skłdow fluktucji prędkości. Dl uproszczeni rozwŝń przyjmuje się zwykle, Ŝe oś x 1 ukłdu współrzędnych jest równoległ do kierunku wektor prędkości średniej, wówczs: 1 = ; = 0; 3 = 0. (3) W tk zorientownym przepływie moŝn umieścić sondę pomirową w tki sposób, by jej włókno było równoległe do płszczyzny (x 1, x ), tworząc z kierunkiem (1) 1 Przepływ turbulentny m chrkter stcjonrny wówczs, gdy momenty sttystyczne wszystkich prmetrów fizycznych tego przepływu nie zleŝą od czsu. 110

prędkości średniej kąt φ (rys.1). Prędkość efektywn odpowiedziln z chłodzenie gorącego włókn określon jest wówczs wzorem: 1 )sin u cos ] ef = [( + u ϕ ϕ + u (4) Tk określon prędkość efektywn ef jest skłdową prędkości chwilowej w kierunku prostopdłym do włókn sondy (rys.1). Skłdow prędkości chwilowej wzdłuŝ włókn nie odgryw istotnej roli w procesie chłodzeni o ile kąt między kierunkiem prędkości chwilowej włóknem jest większy od 0 o []. Npięcie E mostk stłotemperturowego związne jest z prędkością czynnik zleŝnością: 3 4 [( + u1 )sin u cos ] u 3 E = E+ e= ϕ ϕ + (5) Aby wydzielić z równni (5) skłdniki stłe, niezleŝne od czsu orz skłdniki fluktucyjne, moŝn funkcję występującą po prwej stronie zleŝności (5) rozwinąć w szereg potęgowy, otrzymując: E+ e= + 5 u + 6 u 3 + + 7 u u 1 1 + u1 + 8 u u 1 3 u + + 9 u 3 3 u3 + u +... 4 u 1 + (6) 111

Rys. 1. Sond w ukłdzie mostkowym termonemometru 11

Współczynniki szeregu potęgowego (6) nie zleŝą od czsu i wyrŝją się podnymi niŝej związkmi: 1 3 4 5 6 7 8 9 = 4 = 4 = 0 = 3 = 3 = 16 = 16 = 0 = 0 ctgϕ ( ) ( ) ( ) ( ) 3 + A + A sin 3 + A ctgϕ... Po przeprowdzeniu uśrednieni w czsie szeregu (6) otrzymmy: lub 3 ctg ϕ u = + sin + 1 u + u + 3 u + 1u E A ϕ 4 5 6 7 +... (8) 1 ϕ (7) E + E= (8) przy czym: u1 u u3 u1u E = + + + +... 4 5 6 7 (9) Z powyŝszych związków wynik, Ŝe wrtość npięci średniego E w ogólnym przypdku zleŝy nie tylko od prędkości średniej (rys. ), le równieŝ od wrincji i kowrincji skłdowych fluktucyjnych orz uśrednionych iloczynów wyŝszych rzędów (iloczynów wyŝszych rzędów nie uwzględniono w zpisie szeregu (6)). 113

Rys.. Odpowiedź termonemometru n zminy prędkości czynnik Rys. 3. Odpowiedź termonemometru przy niskim poziomie turbulencji przepływu W przypdku, gdy rozwŝmy przepływ o umirkownym poziomie turbulencji (skłdowe fluktucyjne prędkości ( u i << ) to w zleŝnościch (8) i (9) moŝn pominąć wyrŝeni rzędu drugiego orz rzędów wyŝszych jko wielkości u u nieskończenie młe i j 0; i, j= 1,,3. ZleŜności (8) i (9) przyjmą więc postć: E = E = 0 Tkie przybliŝenie ozncz, Ŝe odpowiedź npięciow mostk stłotemperturowego E() n zminę prędkości chwilowej w zkresie od min do mx (dl = mx min << ), przy ustlonej prędkości średniej ( = idem) w wybrnym punkcie pomirowym moŝe być proksymown odcinkiem stycznej wyznczonej dl = (rys. 3). Z przedstwionych rozwŝń wynik równieŝ, Ŝe w przypdku u i << [1, ] słuszn jest zleŝność: + e= + ( u1 u ctgϕ) (10) 4 E w której wyróŝnić moŝn skłdnik niezleŝny od czsu: orz skłdnik fluktucyjny: E = (11) e= ( u1 uctgϕ) = s( u1 uctgϕ) (1) 4 Występując w zleŝności (1) czułość s jest wielkością chrkteryzującą ukłd pomirowy termonemometru i dn jest wzorem: E s = = = sinϕ 4 + sinϕ 4 (13) A E E A 114

Anliz związków (10), (1) i (13) wykzuje, Ŝe sond o włóknie prostopdłym do π kierunku przepływu średniego ϕ = rejestruje, poz prędkością średnią, jedynie skłdową wzdłuŝną fluktucji prędkości: E + e= + su 1 (14) NleŜy jednk wyrźnie zznczyć, Ŝe związek (14) zchowuje swą wŝność tylko w przypdku pomirów w przepływie turbulentnym o ustlonej temperturze Θ = const, w którym wrtość skuteczn fluktucji tempertury RMS( ϑ ) = ϑ 0. dnie pol prędkości w przepływie turbulentnym, przy uŝyciu termonemometru współprcującego z sondą o pojedynczym włóknie prostym, poleg n określeniu w wybrnych punktch pomirowych, prędkości średniej orz wrtości skutecznej skłdowej wzdłuŝnej fluktucji prędkości RMS(u 1 ) = u 1 Przed wykonniem bdń zsdniczych nleŝy wyznczyć prmetry stłe A i występujące w związku (14) poprzez wzorcownie ukłdu pomirowego. 115

Rys. 4. Schemt stnowisk bdwczego 116

. Stnowisko bdwcze Stnowisko bdwcze i zstosown prtur, pokzn w sposób schemtyczny n rys. 4, pozwlją określić zrówno rozkłdy prędkości średniej i wrtości skuteczne fluktucji prędkości w kołowym przepływie swobodnym, jk i współczynniki stłe A i równni równowgi ukłdu pomirowego (vide równ. (1)). Z dyszy o średnicy d = 40 mm wypływ powietrze o ustlonej temperturze Θ = const. Dysz t jest jednocześnie zwęŝką pomirową, poniewŝ róŝnic ciśnień sttycznych w dwóch przekrojch kontrolnych 1 i jest funkcją prędkości średniej. Sond podłączon jest do mostk stłotemperturowego CTA 55M10, którego npięcie wyjściowe jest zleŝne od prędkości chwilowej czynnik. Włączony w tor pomirowy woltomierz cyfrowy 55D31 posid ukłd cłkujący z regulownym czsem uśrednini. kłd tki pozwl zmierzyć skłdową stłą sygnłu npięciowego E któr zgodnie z zleŝnością: E = (15) Jest funkcją prędkości średniej. Woltomierz RMS 55D35 umoŝliwi pomir wrtości skutecznej skłdowej zmiennej sygnłu npięciowego, któr jest mirą fluktucji prędkości: 1 e = s u (16) Podłączony do mostk CTA 55M10 oscyloskop umoŝliwi obserwcję przebiegów czsowych npięci e(t). 3. Metodyk pomirów i obliczeń Ćwiczenie skłd się z dwóch części. W części pierwszej nleŝy wykonć wzorcownie ukłdu pomirowego, ntomist część drug obejmuje bdnie pol prędkości w kołowej strudze swobodnej. 3.1. Wzorcownie ukłdu pomirowego Wzorcownie ukłdu pomirowego termonemometru poleg n wyznczeniu jego odpowiedzi npięciowej n zminę prędkości poruszjącego się czynnik i kreśleniu wrtości prmetrów stłych równni (15). Przepływ, w którym wykonuje się wzorcownie winien chrkteryzowć się jednorodnym rozkłdem prędkości średniej, ustloną temperturą Θ i niskim poziomem turbulencji u 1 << i ϑ 0. Wrunki te spełni przepływ w jądrze potencjlnym kołowej strugi swobodnej (rys.4). Z postci związku (15) wynik, Ŝe w ukłdzie ( ; E ) zleŝność E() m chrkter liniowy. Obserwcje doświdczlne wskzują jednk, Ŝe liniowość t jest zchown w ogrniczonym zkresie prędkości czynnik, nie większej od 30 m/s. Dltego cechownie ukłdu pomirowego nleŝy wykonć w zkresie niskich i umirkownych prędkości przepływu, przy ustlonej temperturze włókn sondy Θ w = const i ustlonej temperturze czynnik Θ = const. 117

Przygotownie termonemometru do pomirów Przygotownie termonemometru do pomirów wymg włściwego dostrojeni mostk CTA 55M10 i jednostki podstwowej 55M01 do podłączonej sondy. NleŜy równieŝ zmierzyć rezystncję włókn sondy R w temperturze przepływu Θ = const i ustlić jego temperturę Θ w = const poprzez zstosownie przegrzewu m = R w /R = 1.8. Czynności przygotowwcze moŝn wykonć według niŝej podnej instrukcji oprcownej według [3] (ptrz rys. 5). Rys. 5. Płyt czołow termonemometru stłotemperturowego 1. Włączyć zsilnie wszystkich jednostek ukłdu pomirowego.. Nstwy wstępne: SQARE WAVE : OFF HF FILTER : 3 VOLTS : 10 FNCTION : STD.Y PROE TYPE : WIRE GAIN : 4 Oporność dekdy : 00,00 OHMS. 3. Styki uchwytu sondy zewrzeć końcówką zerującą. 4. Kompenscj oporności przewodów: ) przełącznik FNCTION ustwić w połoŝeniu RES.MEAS., b) wyregulowć ZERO OHMS tk, by wskzówk miernik wychylił się do czerwonej kreski, c) przełącznik FNCTION ustwić w połoŝeniu STD.Y, zdjąć końcówkę zerującą i podłączyć sondę pomirową. 5. Pomir rezystncji włókn sondy: ) sondę umieścić w przepływie o ustlonej temperturze Θ (w jądrze potencjlnym strugi), b) ustwić przełącznik FNCTION w połoŝeniu RES.MEAS., c) pokrętłmi dekdy doprowdzić wskzówkę miernik do czerwonej kreski skli, 118

d) nstw dekdy wskzuje rezystncję włókn sondy R w temperturze Θ, e) ustwić przełącznik FNCTION w połoŝenie STD.Y, f) rezystncję R pomnoŝyć przez stopień przegrzewu m = 1.8; uzyskn wrtość R w = 1.8 R nstwić n dekdzie MAIN NIT 55M01. 6. Dostrojenie MAIN NIT i CTA STANDARD RIDGE do sondy pomirowej: ) przełącznik FNCTION ustwić w połoŝenie OPERATE, b) SQARE WAVE nstwić n 30 khz, c) Pokrętłmi Q i L CALE COMPENSATION orz HF FILTER i GAIN wyregulowć sygnł wyjściowy mostk CTA tk, by przebieg czsowy npięci uzyskny n ekrnie oscyloskopu mił ksztłt pokzny n rys. 6. d) SQARE WAVE przestwić w połoŝenie OFF. 7. Woltomierz 55D31 wskzuje npięcie średnie E, woltomierze 55D35 i V531 (Rys. 4) wrtość skuteczną npięci zmiennego przebieg czsowy npięci e(t). e, oscyloskop pokzuje Rys. 6. Odpowiedź ukłdu pomirowego termonemometru n prostokątną flę testującą Regulcj prędkości średniej i pomir npięci średniego Prędkość powietrz wypływjącego z dyszy (rys. 4) moŝn określić ze wskzń mikromnometru podłączonego do króćców pomirowych, wykorzystując wzór: ρm g l i i =, m/s (17) α ρ w którym: ρ m, kg/m 3 - gęstość cieczy mnometrycznej, i - przełoŝenie mikromnometru, g, m/s - przyspieszenie ziemskie, ρ, kg/m 3 - gęstość powietrz, α - stł dyszy pomirowej, l, m - długość słup cieczy mnometrycznej równowŝącego róŝnicę ciśnień sttycznych, istniejącą między przekrojmi pomirowymi dyszy. 119

Prędkość i moŝn zmienić z pomocą pokrętł potencjometru podłączonego do ukłdu sterującego prędkością obrotową wentyltorów. Potencjometr regulcyjny umieszczony jest w dogodnym miejscu przy stnowisku pomirowym. Występującą we wzorze (17) gęstość powietrz moŝn wyliczyć z zleŝności: p 3 ρ =, kg/m (18) w której: p, N/m R Θ - ciśnienie sttyczne w strudze, Θ, K - tempertur przepływu wyrŝon w skli bezwzględnej Kelvin, R = 87,4 J/kg K - stł gzow powietrz. Ciśnienie sttyczne w przepływie swobodnym p moŝn uznć z równe ciśnieniu tmosferycznemu. Wyliczon ze wzoru (18) gęstość dotyczy powietrz trktownego jko gz doskonły. Przyjęcie tkiego uproszczeni jest dopuszczlne, poniewŝ zkres zmin prmetrów przepływu w przypdku prowdzonego eksperymentu jest stosunkowo mły. Npięcie E i termonemometru odpowidjące nstwionej prędkości i wskzuje woltomierz cyfrowy 55D31 po nstwieniu odpowiedniego czsu uśrednini. Wyniki pomirów nleŝy wpisć do tbeli 1. 3.. Pomir pol prędkości W wybrnym przekroju pomirowym x 1 = idem turbulentnej, swobodnej strugi kołowej (rys. 4) nleŝy wyznczyć rozkłd prędkości średniej orz rozkłd wrtości skutecznej skłdowej wzdłuŝnej fluktucji prędkości. Wielkości te moŝn określić w oprciu o pomiry E i e w wybrnych punktch pomirowych ustlonego przekroju. Odpowiednie wzory obliczeniowe mją postć: - prędkość średni: E A =, m/s (19) - wrtość skuteczn RMS(u 1 ): 1 1 u1 = e = K RMS W, m/s (0) s s gdzie K RMS ozncz wybrny zkres woltomierz RMS 55D35, W [V] wskznie woltomierz V531, - czułość ukłdu pomirowego: V s =, 4. (1) E E m/s A Występujące w powyŝszych wzorch wielkości A i nleŝy wyznczyć w sposób opisny w rozdzile 3.1. 10

4. Szczegółowy progrm bdń Kolejność postępowni podczs relizcji ćwiczeni jest nstępując: 1. Po ustleniu wrtości Θ, R i R w = 1.8 R i dostrojeniu ukłdu pomirowego termonemometru do zstosownej sondy, przeprowdz się jego wzorcownie zmienijąc prędkość przepływu powietrz poprzez zminę prędkości obrotowej wentyltorów. zyskne dne pomirowe zmieszcz się w kolumnch i 3 tbeli 1.. Prędkość powietrz i oblicz się wg wzoru (17), gęstość powietrz ρ według (18). Po wypełnieniu kolumn 4, 5, 6 tbeli 1 nnosi się punkty (x i, y i ) w ukłdzie (, E ). 3. Wrtość prmetrów stłych A i równni równowgi termonemometru oblicz się metodą njmniejszych kwdrtów według wzorów [4]: n xi yi ( xi)( yi) = () n x x ( ) i i ( xi )( yi) ( xi)( xi yi) n x ( ) i xi A = (3) Ocenę dokłdności wyznczonych wrtości A i moŝn dokonć poprzez obliczenie ich odchyłek stndrdowych: xi yi A xi ( xi) n yi yi s = (4) n n 1 s A = s xi (5) n i określenie przedziłów ufności dl przyjętego poziomu istotności α przy n niezleŝnych pomirch: P { A - t n,α s A A rzeczyw. A + t n,α s A } = 1 α (6) P { - t n,α s rzeczyw. + t n,α s } = 1 α (7) Wrtości sum występujących we wzorch ( 5) są zwrte w tbeli 1. Wielkość t n,α jest zmienną losową rozkłdu Student, której wrtość dl znnego n i przyjętego α moŝn odczytć z odpowiednich tblic sttystycznych. 4. zyskną funkcję (liniow w ukłdzie (, E ) ): E = (8) przedstwić nleŝy w postci grficznej. Chrkterystykę tką dl konkretnej sondy w postci przykłdu pokzno n rys. 7. 5. Po wycechowniu termonemometru przeprowdz się pomir rozkłdu wielkości i u 1 w płszczyźnie x 1 = idem, przy ustlonej prędkości wypływu powietrz z dyszy w. 4. Wyniki zmieszcz się w kolumnch 1,, 3, 4 tbeli. Wielkości, u 1, s oblicz się z zleŝności (19), (0) i (1). zyskne wyniki w postci zredukownej przedstwi się w formie grficznej. Przykłdowe rozkłdy 11

prędkości średniej i wrtości skutecznej wzdłuŝnej skłdowej fluktucji prędkości przy Re = 40 000 pokzno n rys. 8. Rys. 7. Chrkterystyk termonenometru dl konkretnej sondy pomirowej Rys. 8. Rozkłd prędkości średniej i fluktucji prędkości w przekroju pomirowym strugi kołowej zyskne wyniki bdń pozwlją odpowiedzieć n nstępujące pytni: Jk zmieni się prędkość średni przepływu w kierunku normlnym do osi swobodnej strugi kołowej? Jki jest rozkłd poziomu turbulencji w przekroju pomirowym? Litertur 1. Elsner J.W.: Turbulencj przepływów, PWN, Wrszw 1987. Hinze J.O.: Turbulence, nd ed. New York, Mc Grw-Hill 1975 1

3. Instruction Mnul DISA 55M System with 55M10 CTA Stndrd ridge 4. Szydłowski H.: Teori pomirów, PWN, Wrszw 1981 Tbel 1 Dne ogólne: Tbele pomirowo-obliczeniowe tempertur medium Θ = K ciśnienie sttyczne p = N/m gęstość powietrz ρ = kg/m 3 gęstość cieczy mnometrycznej ρ m = kg/m 3 stł gzow powietrz R = 87,04 J/kg K przełoŝenie mnometru i = - stł dyszy pomirowej α = - rezystncj sondy w temp. Θ R = Ω rezystncj sondy w temp. Θ w R w = Ω L.p. l i E i i x i = i y i = E x i y i x i mm V m/s m 0.5 s -0.5 V 1 3 4 5 6 7 8 9 1 3 i y i n n i= 1 13

Tbel Prmetry stłe ukłdu pomirowego: A = V ; = V / m/s tempertur otoczeni Θ ot = K ciśnienie otoczeni p ot = N/m tempertur czynnik Prmetry fizyczne czynnik w płszczyźnie wylotowej dyszy: Θ = ciśnienie sttyczne p = N/m średnic dyszy d = m stł dyszy pomirowej α = - gęstość cieczy mnometrycznej ρ m = kg/m 3 przełoŝenie mnometru i = - stł gzow czynnik R = J/kg K gęstość czynnik ρ = kg/m 3 kinemtyczny współczynnik lepkości ν = m /s prędkość czynnik K w = m/s liczb Reynolds Re = - współrzędne płszczyzny pomirowej x 1 = m zredukown odległość płszczyzny od wylotu dyszy x 1 /d = - x E K RMS W s u 1 x /d / w w mm V - V m/s V s/m m/s - - - 1 3 4 5 6 7 8 9 10 u 1 14