Перейти к содержимому

Фотография
- - - - -

Элементарная аэродинамическая труба

#аэродинамика #труб

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 7

#1 Romashkq

Romashkq

    Новичок

    • Имя:Роман
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 5 сообщений

Отправлено 07 Октябрь 2021 - 17:01

Здравствуйте. Мне нужно спроектировать и сделать из подручных средств простейшую аэродинамическую трубу. Изучив некоторую литературу, понял основной принцип работы, но знаний одиннадцатиклассника не особо хватает, чтобы самому все рассчитать, поэтому прошу помощи. Буду рад, если кто нибудь подскажет формулы или какие нибудь советы (кроме своетов аля "не надо даже пытаться, если не знаешь")

Хочу сделать дозвуковую ат с помощью вентилятора мощность 35 Вт. Условный чертеж приложил.

1. Как рассчитать скорость потока перед входом в сопло, зная мощность и примерную площадь лопастей?

2. Правильно ли я понял,  что увеличить скорость потока можно с помощью сопла по  закону Бернулли?

3. Как рассчитать максимальные размеры модели?

 

Еще раз повторюсь, что не пытаюсь сделать "настоящую" ат, мне скорее важен сам процесс и наличие расчетов даже с большой погрешностью

Заранее спасибо.



#2 Игорь Су

Игорь Су

    Знаток

    • Имя:Игорь Су
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 270 сообщений

Отправлено 08 Октябрь 2021 - 00:19

 

Хочу сделать дозвуковую ат с помощью вентилятора мощность 35 Вт. Условный чертеж приложил.

1. Как рассчитать скорость потока перед входом в сопло, зная мощность и примерную площадь лопастей?

2. Правильно ли я понял,  что увеличить скорость потока можно с помощью сопла по  закону Бернулли?

3. Как рассчитать максимальные размеры модели?

 

Еще раз повторюсь, что не пытаюсь сделать "настоящую" ат, мне скорее важен сам процесс и наличие расчетов даже с большой погрешностью

Заранее спасибо.

Вы чертеж то выложите на какой-нибудь файлообменник. Хоть на гугл-диск. А сюда - ссылку на него.

По идее, исходить можно из следующей формулы: Nп = ρ*S*V³/2 , где: - Nп – мощность потока воздуха (Вт); - V – скорость потока воздуха (м/сек); - ρ – плотность воздуха (кг/м³) (стандартное ее значение при температуре +15°С и давлении 760 мм ртутного столба 1,225 кг/м³); - S – площадь «ометания» ротора (м²) (практически равна площади круга, который описывают при движении самые удаленные от оси вращения кромки лопастей); она вычисляется по формуле: S =π*d²/2, где: - π = 3,1416; - d – диаметр вентилятора (м). Только ведь воздушный винт имеет свой КПД, и у вентилятора он вряд ли превышает 30-50%. Значит скорость потока воздуха будет примерно равна  V= корень кубический из (0,7...1)*N / ρ*S.

Вентилятор надо располагать так, чтобы он отсасывал воздух из трубы, иначе получите такие завихрения, что мало не покажется, а завихрения полностью исказят картину обтекания. И еще одно: на входе в трубу (все для той же борьбы с завихрениями) надо прилепить эдакий "бублик", чтобы входящий поток воздуха плавно его огибал.

И да: при дозвуковом течении (до определенного предела, обуславливаемого давлением и температурой потока), сужение канала приводит к повышению скорости потока в нем. Но сужать больше, чем в 1,5 раза не советовал бы: не те давления. И так то получите 2-хкратное повышение скорости. Да, и все переходы диаметров - выполнять плавными, без переломов (все те же завихрения из-за отрыва потока).

А по 3-му пункту - не понял вопроса! Как понять "рассчитать размеры модели"? Для соблюдения критериев подобия? Или для исключения влияния близости стенок трубы? Или для чего-то еще?



#3 Romashkq

Romashkq

    Новичок

    • Имя:Роман
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 5 сообщений

Отправлено 09 Октябрь 2021 - 16:20

Понял, спасибо большое



#4 Romashkq

Romashkq

    Новичок

    • Имя:Роман
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 5 сообщений

Отправлено 09 Октябрь 2021 - 18:15

.



#5 Romashkq

Romashkq

    Новичок

    • Имя:Роман
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 5 сообщений

Отправлено 09 Октябрь 2021 - 18:30

 

Вы чертеж то выложите на какой-нибудь файлообменник. Хоть на гугл-диск. А сюда - ссылку на него.

По идее, исходить можно из следующей формулы: Nп = ρ*S*V³/2 , где: - Nп – мощность потока воздуха (Вт); - V – скорость потока воздуха (м/сек); - ρ – плотность воздуха (кг/м³) (стандартное ее значение при температуре +15°С и давлении 760 мм ртутного столба 1,225 кг/м³); - S – площадь «ометания» ротора (м²) (практически равна площади круга, который описывают при движении самые удаленные от оси вращения кромки лопастей); она вычисляется по формуле: S =π*d²/2, где: - π = 3,1416; - d – диаметр вентилятора (м). Только ведь воздушный винт имеет свой КПД, и у вентилятора он вряд ли превышает 30-50%. Значит скорость потока воздуха будет примерно равна  V= корень кубический из (0,7...1)*N / ρ*S.

Вентилятор надо располагать так, чтобы он отсасывал воздух из трубы, иначе получите такие завихрения, что мало не покажется, а завихрения полностью исказят картину обтекания. И еще одно: на входе в трубу (все для той же борьбы с завихрениями) надо прилепить эдакий "бублик", чтобы входящий поток воздуха плавно его огибал.

И да: при дозвуковом течении (до определенного предела, обуславливаемого давлением и температурой потока), сужение канала приводит к повышению скорости потока в нем. Но сужать больше, чем в 1,5 раза не советовал бы: не те давления. И так то получите 2-хкратное повышение скорости. Да, и все переходы диаметров - выполнять плавными, без переломов (все те же завихрения из-за отрыва потока).

А по 3-му пункту - не понял вопроса! Как понять "рассчитать размеры модели"? Для соблюдения критериев подобия? Или для исключения влияния близости стенок трубы? Или для чего-то еще?

 

Еще есть вопрос по расчетам. Для расчета скорости, которая будет  после прохождения сужения, нужно пользоваться законом Бернулли (формула: https://disk.yandex..../2RZo_28Q8uWY7Q). P1= атмосферному давлению, V1 можно найти, плотность воздуха тоже знаем, но чтобы найти V2 нужно знать P2 (давление внутри рабочей части) и собственно сам вопрос - как найти P2?

Схема трубы https://disk.yandex..../4OXHuaUkJiAQHQ



#6 Игорь Су

Игорь Су

    Знаток

    • Имя:Игорь Су
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 270 сообщений

Отправлено 09 Октябрь 2021 - 23:48

 

Еще есть вопрос по расчетам. Для расчета скорости, которая будет  после прохождения сужения, нужно пользоваться законом Бернулли (формула: https://disk.yandex..../2RZo_28Q8uWY7Q). P1= атмосферному давлению, V1 можно найти, плотность воздуха тоже знаем, но чтобы найти V2 нужно знать P2 (давление внутри рабочей части) и собственно сам вопрос - как найти P2?

Схема трубы https://disk.yandex..../4OXHuaUkJiAQHQ

 

Не парьтесь. Если по простому (с достаточно небольшой погрешностью, в которую будут входить потери за счет местных сопротивлений в канале), то, учитывая, что на наших скоростях и давлениях воздух практически несжимаем, можно определить скорость, исходя чисто из соотношения площадей сечения канала. Во сколько раз площадь меньше, во столько же раз - скорость воздуха выше. Все равно ведь скорость мы считаем очень приблизительно, т.к. не знаем точно КПД винта.

Но это- чисто оценочные расчеты. Чтобы определить с достаточно высокой точностью скорость - проще применить нечто вроде трубки Прандтля. https://ru.wikipedia...Трубка_Прандтля  При использовании в качестве рабочего тела манометра воды - 1 мм перепада уровней воды соответствует 0,0001 кг/см. кв  или 9.80638 Па разницы давлений. Коэффициент местного сопротивления можно посмотреть https://airducts.ru/...nij-v-tablicax/



#7 Romashkq

Romashkq

    Новичок

    • Имя:Роман
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • Pip
  • 5 сообщений

Отправлено 10 Октябрь 2021 - 23:52

Не парьтесь. Если по простому (с достаточно небольшой погрешностью, в которую будут входить потери за счет местных сопротивлений в канале), то, учитывая, что на наших скоростях и давлениях воздух практически несжимаем, можно определить скорость, исходя чисто из соотношения площадей сечения канала. Во сколько раз площадь меньше, во столько же раз - скорость воздуха выше. Все равно ведь скорость мы считаем очень приблизительно, т.к. не знаем точно КПД винта.

Но это- чисто оценочные расчеты. Чтобы определить с достаточно высокой точностью скорость - проще применить нечто вроде трубки Прандтля. https://ru.wikipedia...Трубка_Прандтля  При использовании в качестве рабочего тела манометра воды - 1 мм перепада уровней воды соответствует 0,0001 кг/см. кв  или 9.80638 Па разницы давлений. Коэффициент местного сопротивления можно посмотреть https://airducts.ru/...nij-v-tablicax/

Спасибо



#8 Игорь Су

Игорь Су

    Знаток

    • Имя:Игорь Су
    • Сфера деятельности:Конструирование
  • Зарегистрирован
  • PipPipPip
  • 270 сообщений

Отправлено 10 Октябрь 2021 - 23:59

В дополнение: если надо повысить чувствительность манометра, то в него можно залить жидкость с меньшей плотностью, например спирт. Соответственно - 1 атмосфера будет равна не 10 м высоты водяного столба, а 12,674 м спиртового. Именно за счет разности плотностей. Найдете более легкую жидкость с низкой вязкостью - еще повысите точность измерений. Я, честно говоря, навскидку нашел только эфир. Но он же, зараза, испарится чуть менее, чем моментально.

PS. И еще одно: прежде, чем применять трубку Прандтля, хорошо бы ее откалибровать, т.е. сравнить ее показания, например, с анемометром. Ведь коэффициент местного сопротивления - вещь тоже не очень точная. Зависит, помимо прочего, еще, например, от шероховатости поверхности канала трубки.






Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных