平板边界层内的流速分布实验
(一).实验目的
测定平板上离前缘某一定点处边界层内的流速分布及其厚度。
(二)仪器设备
吸入式风洞~大气压强计~温度计~微压计~U形测压管~平板模型~总压探针及三维坐标架。
(三)实验原理
1.边界层外为理想流体(总压P0=P a和速度V无穷不变)。
2.边界层内为实际流体(P0和u x都在变化,Po<Pa,u x<V无穷)
3.对平板而言:⊿P/⊿x=0,⊿P/⊿y=0,各点静压相同)
4.任一点的总压,静压,速度之间的关系为:P o=P j+u x^2*ρ/2
5.任一点的速度:ux=(2*g*⊿h(ρ水-ρ)/ρ)^0.5
6.边界层厚度δ的定义:在外边界上的速度ux与来流速度V无穷相差1%的点,该点据平板壁面的垂直距离为边界层厚度)
(四)数据处理
(1)当x=150mm时,Re=2.031*10^5,可以认为是层流,当X=250mm时,Re=3.38*10^5,为紊流
(2)在图一和图二中,X=150mm,实际曲线与紊流理论曲线更接近,因此为紊流在图二和图三中,X=250mm,实际曲线与紊流理论曲线更接近,因此为紊流
(3)计算得X=150mm时,层流边界层为14.35mm,紊流边界层为2.125mm
根据实验数据分析得实际边界层厚度约5.15mm,接近紊流
X=250mm时,层流边界层厚度为18.527mm,紊流边界层为3.92mm,实验得实际边界层厚度约6.80mm,接近紊流。
(4)数据记录及分析如下
5 5
6 182 93 99 35 91
1
5
9 8 8.4
5
26.
32
21.
312
0.9
99
8 21.427
1.0
04
20.6
11
0.
96
6
20.85
7
0.977
1 0 9
9.4
5
25.
6
21.
341
1.0
00
8 21.427
1.0
04
21.2
45
0.
99
6
21.19
3
0.993
图一X为150毫米时的速度分布曲线
图二X为250mm时的速度分布曲线
图三X为250mm时的速度分布曲线图四X为250mm时的速度分布曲线。