آزمايشگاه آئروديناميك- گزارش آزمايش پنجم (بررسي لايه مرزي و اثر جداره)

هنگامي که سيال روي يک جداره جامد حرکت مي کند، مولکول هايي از سيال که در مجاورت جسم هستند به آن چسبيده و سرعتي معادل با سرعت جسم دارند . اما هر چه از جسم دورتر مي شويم، اثر جداره تحليل رفته و سيال به جريان آزاد نزديک مي شود. محدوده اي از جريان که در نزديکي جدار جامد مي باشد و در آن اثر جداره باعث ايجاد تنش برشي و طبعا گراديان سرعت مي گردد، را لايه مرزي سرعت مي نامند. براي بررسي اين لايه مرزي و خصوصيات آن معمولا لايه مرزي يک صفحه تخت را مورد بررسي قرار مي دهند.

از مشکلات رايج در تحقيقات تجربي توسط تونل باد محدوديت عدد رينولدز است. بدليل محدوديت عدد رينولدز در تست مدل هاي مورد آزمايش، نيروي برا در زواياي حمله نزديک واماندگي (Stall) و نيروي پسا در کليه زواياي حمله مورد آزمايش از مقادير متناظرشان در نمونه واقعي متفاوت مي باشند که علت عمده اين اختلافات بخاطر عدد رينولدز پاييني مي باشد که بدليل محدوديت سرعت و يا ابعاد کوچک مدل مورد آزمايش در تونل باد ايجاد مي شود.

با اين توضيح جهت شبيه سازي جريان روي مدل و نمونه واقعي لازم است که جريان روي مدل در نقطه اي که در نمونه واقعي از آرام به مغشوش تبديل مي شود، به جريان مغشوش تبديل گردد. علاوه بر اين، بررسي همزمان لايه مرزي مغشوش و توزيع فشار در نقاط مختلف صفحه تخت، درک و بررسي خواص ويژه لايه مرزي مغشوش همچون جدايش و يا نرخ انتقال گرما در چنين ناحيه اي را آسان تر مي کند. مغشوش کردن جريان در تونل هاي باد روي مدل مورد آزمايش بوسيله نصب مغشوش کننده جريان انجام مي گيرد. ولي چون حساسيت جريان در تونل هاي باد نسبت به مغشوش کننده ها مشخص نيست، لذا ابتدا با استفاده از يک صفحه تخت اين پروسه انجام مي گيرد و سپس از نتايج تجربي آن روي مدل مورد آزمايش استفاده مي شود. آزمايشات روي صفحه تخت اين امکان را فراهم مي سازد که رفتار جريان در وسط مقطع کاري، مورد بررسي دقيق تري قرار گرفته و تبديل جريان از آرام به مغشوش در سرعت هاي مختلف اندازه گيري گردد.

در اين آزمايش 12 صفحه ای يک صفحه تخت که ليه آن براي جلوگيري از جدايش جريان کاملا شکل داده شده است، مورد آزمايش قرار مي گيرد. در طول اين صفحه پنج سوراخ مويين قرار دارد که به منظور اندازه گيري سرعت در لايه مرزي در نقاط مختلف از طول صفحه مورد استفاده قرار مي گيرند. براي اندازه گيري سرعت در هر نقطه کافيست از يک لوله Probe استفاده شود. با بالا بردن اين لوله در لايه مرزي مي توانيم پروفيا سرعت را در لايه مرزي محاسبه کنيم. اما چون لايه مرزي بسيار کوچک است، لذا براي تغيير مکان اين Probe از يک ميکرومتر دقيق استفاده مي شود. انتهاي لوله Probe به وسيله يک لوله پلاستيکي به برد فشار سنج متصل مي شود.