Вы в основном задаете два вопроса здесь:

1. Как выбрать подходящий контрольный объем?
2. Как физическая геометрия аэродинамической трубы влияет на нашу способность проводить точные измерения?

Выбор громкости управления

У Янга и др. есть несколько хороших слов:

Любой объем в пространстве можно рассматривать как контрольный объем. Легкость решения данной задачи гидромеханики часто очень зависит от выбора используемого контрольного объема. Только практикой мы можем развить умение выбирать «лучшую» контрольную громкость. Ни один из них не является «неправильным», но некоторые из них «намного лучше», чем другие.

Исследователи, которые придумали контрольный объем на вашем изображении, имели большой опыт и знали, как разумно уменьшить свою вычислительную нагрузку с помощью выбора контрольного объема. Они могли бы выбрать контрольный объем за пределами аэродинамической трубы или даже в 1000 милях от нее, но такой подход потребовал бы намного больше работы для получения результатов. Я предлагаю просмотреть этот набор заметок для математически ориентированного представления о выборе контрольного объема в этом конкретном случае (это также поможет вам с проблемой 2.2 и вашим вторым вопросом). В ответе Альва обсуждаются некоторые из более качественных факторов, влияющих на выбор контрольного объема в этом случае.

Итак, чтобы конкретно ответить на ваши первые два вопроса, вы можете поставить$bh$там, где вы хотите, и делайте это так долго, как вы хотите, но есть преимущество в настройке громкости управления так, как она есть на вашем изображении.

Эксперименты в аэродинамической трубе

Чтобы ответить на ваш третий вопрос, стены аэродинамической трубы в идеале должны быть бесконечно далеки от объекта испытаний. Такая компоновка заведомо невозможна, поэтому разрабатываются различные поправки на помехи от стен . Вот краткий обзор этих исправлений; простой поиск в Google даст гораздо больше информации. Отдельные туннели будут разрабатывать свой собственный набор поправок, который включает в себя такие вещи, как подходящий размер модели и расстояние, которое она должна быть от стен (также коэффициент блокировки поиска ).

Конструкция аэродинамической трубы также может помочь смягчить помехи от стен. Многие высокоскоростные туннели имеют прорези в стенках своих испытательных секций, чтобы найти компромисс между направлением потока воздуха и устранением возмущений давления.

В частности, по вашему четвертому вопросу точность ваших результатов будет определяться тем, насколько разумно вы определяете и применяете свои исправления. Учитывая, что аэродинамические трубы все еще используются в промышленности для разработки новых самолетов, мы можем быть уверены, что есть способ получить разумные результаты. Более того, данные, полученные в ходе тех самых исследований, которые описывает Андерсон, до сих пор используются инженерами и учеными; Метод интегрирования давления за многие годы доказал свою надежность.

это отличные вопросы. Я постараюсь быть очень кратким.

Во-первых, что касается линии «bh», нет фиксированной длины, которую вы можете рассчитать. В идеале вы хотите убедиться, что вы получили измерения всей области, где есть потеря импульса. Поэтому вы стремитесь проводить измерения до тех пор, пока не достигнете точки, достаточно далекой, чтобы$u_1=u_2$.

Обратите внимание, что эта потеря импульса напрямую связана с размером следа, поэтому длина «bh» будет определяться числом Рейнольдса, точкой разделения, углом падения и т. д. Одна из распространенных проблем, особенно при высоком угле атаки, заключается в том, что передний угол настолько велик, что грабли следа не покрывают эту линию 'bh'. Это означало бы, что измеренная потеря импульса и, следовательно, сопротивление меньше, чем физически.

Что касается расстояния от задней кромки: вы должны избегать слишком близкого расстояния, поскольку такие явления, как пузырьки рециркуляции или разница давлений между верхней и нижней частями аэродинамического профиля, в основном испортят ваши измерения (скорость ненормальна для датчиков и т. д.). ). С другой стороны, поток в гребне вызывает дополнительную потерю импульса, поэтому, если вы проведете измерения дальше от кормы, вы также измерите этот вклад, помимо сопротивления аэродинамического профиля. Кроме того, размер следа увеличивается, что приводит к проблемам, упомянутым в первом вопросе. Обычно для экспериментов используется расстояние примерно в одну хорду.

Следующий вопрос относится к другой теме, поправкам в аэродинамической трубе. Из рисунка, из-за потери импульса, используя уравнение неразрывности, вы всегда будете иметь$ai<bh$. То, что определяется как «линии тока далеко от тела», линии ab и hi, предполагает постоянное давление и скорость. Если вы добавите границы аэродинамической трубы, сделав линии тока параллельными поверхности трубы, возникнет ускорение потока,$u_1<u_2$, таким образом, это p=p_infinity больше не будет достигнуто.

Это изменение профиля скорости повлияет на измерения на граблях, поэтому необходимы некоторые поправки. Чем больше аэродинамическая труба, тем меньше поправки. В книге вы найдете красивую главу об этом.

Что касается последнего вопроса, то книги у меня, к сожалению, больше нет… Но у этого метода действительно есть некоторые недостатки (помимо вышеперечисленных). Во-первых, сопротивлением давлению почти пренебрегают. Кроме того, измерение турбулентного течения в следе затруднено и приводит к ошибкам, если скорость не перпендикулярна зонду (особенно это происходит при больших углах атаки).

Надеюсь, это помогло!