平板边界层内的流速分布实验.docVIP

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=Pa和速度V无穷不变）。 2.边界层内为实际流体（P0和ux都在变化，PoPa,uxV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：Po=Pj+ux^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 表一. X为150mm的速度分布记录表 NO坐标读数L(mm)边界层内距离y（mm)微压计读数Pa边界层内流速u(m/s)速度比u1/VU形管读数⊿h/0.3(mmH2O)边界层内流速u2(m/s)速度比u2/V理论层流速度u(m/s)层流速度比理论紊流速度u(m/s)紊流速度比100.45164.32 14.789 0.692 5015.780 0.732 1.440 0.067 13.718 0.642 211.45118.36 17.238 0.807 3617.862 0.829 4.611 0.216 16.214 0.759 322.4582.24 18.941 0.887 2519.341 0.898 7.689 0.360 17.476 0.818 433.4554.68 20.145 0.943 1620.471 0.950 10.610 0.497 18.352 0.859 544.4537.80 20.847 0.976 1021.192 0.984 13.310 0.623 19.031 0.891 655.4528.24 21.235 0.994 821.427 0.995 15.726 0.736 19.590 0.917 766.4526.40 21.309 0.997 721.543 1.000 17.792 0.833 20.068 0.939 877.4525.80 21.333 0.999 721.543 1.000 19.445 0.910 20.485 0.959 988.4525.00 21.365 1.000 721.543 1.000 20.620 0.965 20.857 0.976 1099.4525.28 21.354 0.999 721.543 1.000 21.255 0.995 21.193 0.992  表二 X为250mm时的速度分布记录表 NO坐标读数L(mm)边界层内距离y(mm)微压计读数Pa边界层内流速u(m/s)速度比u1/VU形管读数h/0.3(mmH2O)边界层内流速u2(m/s)速度比u2/V理论层流速度u(m/s)层流速度比理论紊流速度u(m/s)紊流速度比100.45186.613.442 0.630 5415.133 0.709 1.439 0.067 13.718 0.643 211.45145.9215.815 0.741 4316.853 0.790 4.609 0.216 16.214 0.760 322.45115.9217.358 0.813 3518.00