1. Главная
  2. Библиотека
  3. Теория машин и механизмов
  4. В горизонтальной аэродинамической трубе цилиндрической...
Разбор задачи

В горизонтальной аэродинамической трубе цилиндрической формы установлен вентилятор и размещена перпендикулярно набегающему потоку воздуха плоская, круглая мишень. Датчик усилия фиксирует силу, с которой воздух оказывает воздействие на мишень. Известно,

  • Предмет: Теория машин и механизмов
  • Автор: Кэмп
  • #Динамика машин
  • #Механизмы и передачи
В горизонтальной аэродинамической трубе цилиндрической формы установлен вентилятор и размещена перпендикулярно набегающему потоку воздуха плоская, круглая мишень. Датчик усилия фиксирует силу, с которой воздух оказывает воздействие на мишень. Известно,

Условие:

В горизонтальной аэродинамической трубе цилиндрической формы установлен вентилятор и размещена перпендикулярно набегающему потоку воздуха плоская, круглая мишень. Датчик усилия фиксирует силу, с которой воздух оказывает воздействие на мишень.

Известно, что давление воздуха и его скорость связаны законом Бернулли:

ρv22+ρgh+p=const\frac{\rho v^2}{2} + \rho g h + p = const
где (\rho) – плотность воздуха, (v) – скорость потока воздуха, (g) – ускорение свободного падения, (p) – давление, (h) – высота течения потока.

В ходе эксперимента регистрируемая сила равна 5 Н при радиусе мишени 15 см и радиусе трубы 20 см.

Определить объём воздуха переносимый за единицу времени через перпендикулярное сечение свободной (без мишени) трубы. Принять плотность воздуха (\rho = 1,225) кг/м(^3), считать, что скорость воздуха в любой точке перпендикулярного сечения трубы до мишени одинакова, создаваемый вентилятором поток в трубе ламинарный.

Ответ округлите до сотых, в качестве разделителя целой и дробной части используйте точку.

Решение:

Сначала определим скорость воздуха в трубе до мишени по измеренной силе на мишени.

Сила, действующая на мишень, обусловлена разностью давлений до и после мишени.
Поскольку мишень перекрывает часть сечения трубы, поток ускоряется в зазоре между краем мишени и стенкой трубы.


1. Площади сечения трубы и мишени
Радиус трубы Rt=0.20мR_t = 0.20 \, \text{м}
Радиус мишени Rm=0.15мR_m = 0.15 \, \text{м}

Площадь трубы:

St=πRt2=π×(0.20)2=π×0.040.12566м2 S_t = \pi R_t^2 = \pi \times (0.20)^2 = \pi \times 0.04 \approx 0.12566 \, \text{м}^2

Площадь мишени:

Sm=πRm2=π×(0.15)2=π×0.02250.07069м2 S_m = \pi R_m^2 = \pi \times (0.15)^2 = \pi \times 0.0225 \approx 0.07069 \, \text{м}^2

Площадь кольцевого зазора между мишенью и стенкой трубы:

Sg=StSm0.125660.07069=0.05497м2 S_g = S_t - S_m \approx 0.12566 - 0.07069 = 0.05497 \, \text{м}^2
...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Какой физический принцип позволяет связать скорость потока воздуха до мишени и скорость потока в зазоре между мишенью и стенкой трубы?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод

Выбери предмет