Электрическая цепь
<<  Электрическая цепь и её составные части Расчет и анализ процессов в электрических цепях  >>
Тема 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ
Тема 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ
Содержание темы
Содержание темы
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
(?!)
(?!)
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров
3.1. Теория ротоанемометров

Презентация на тему: «ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ». Автор: . Файл: «ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ.ppt». Размер zip-архива: 383 КБ.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ

содержание презентации «ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ.ppt»
СлайдТекст
1 Тема 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ

Тема 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ

2 Содержание темы

Содержание темы

3.1. Теория ротоанемометров 3.2. Индукционные ротоанемометры 3.3. Импульсные (контактные) ротоанемометры 3.4. Акустические анемометры 3.5. Лазерный доплеровский измеритель скорости ветра 3.6. Измерение направления ветра. Измерители направления ветра с сельсинной передачей

3 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Ротоанемометры – приборы для измерения скорости ветра, имеющие вращающийся винт или чашечную вертушку.

Винт или вертушка преобразуют скорость ветра в угловую скорость вращения.

Докажем, что угловая скорость вращения вертушки однозначно связана со скоростью ветра.

Рис. 3.1.1. Чашечная вертушка

4 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

1)

Рассмотрим силы, действующие на чашки.

3)

Поскольку ветер обтекает 3-ю чашку, то:

Рис. 3.1.2. Обдувание чашек ветром.

V

F1

V

F3

5 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Силы, действующие на 2-ю и 4-ю чашку, подобны силам, действующим на крыло самолета. Они невелики по сравнению с F1 и F3.

F4

F2

Рис. 3.1.3. Обдувание ветром второй и четвертой чашки.

6 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

В результате вертушка начинает вращаться.

Рис. 3.1.4. Вращение вертушки.

Если ветер меняет направление,

То вертушка все равно вращается

В ту же сторону!

Чашечная вертушка не чувствительна к направлению ветра.

7 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

При вращении вертушки 1-я чашка движется по потоку, сила F1 уменьшается. Третья чашка движется против потока, сила F3 возрастает.

Когда наступает равенство моментов сил, угловая скорость вертушки становится постоянной. Докажем, что эта скорость связана со скоростью ветра.

F1

F3

8 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Уравнение движение вращающейся вертушки:

(3.1.1)

9 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Предположим:

1. Сумма сил, действующих на вертушку, не зависит от положения вертушки.

2. Силы F2 и F4 пренебрежимо малы.

3. Сила трения пренебрежимо мала по сравнению с F1 и F3.

Тогда:

Или:

где Рi – аэродинамическое давление на чашку.

10 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

С – коэффициент аэродинамического сопротивления чашки,

V’ – скорость ветра относительно чашки.

Известно, что:

? – плотность воздуха,

S – площадь проекции чашки на плоскость, перпендикулярную потоку ветра,

(3.1.2)

U – линейная скорость движения чашки.

11 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Тогда, обозначив , имеем:

(3.1.3)

12 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Это квадратное уравнение имеет два корня:

Учтем соотношение между угловой (?) и линейной (U) скоростью вертушки:

Тогда:

(3.1.4)

13 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Построим график ?(V):

Наличие трения приводит к нелинейной зависимости при малой V. При скорости V<V* вертушка вообще не вращается.

Скорость V*, при которой вертушка начинает вращаться, называется пороговой скоростью анемометра.

Рис. 3.1.5. Зависимость угловой скорости вращения вертушки от скорости ветра. V* - пороговая скорость.

V*

14 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Способы уменьшения пороговой скорости.

1. Уменьшать силу трения на оси вертушки.

2. Пользоваться легкими небольшими вертушками.

3. Анемометры с винтом имеют меньшую пороговую скорость.

15 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Самые легкие вертушки (например, у анемометра АСО-3) имеют пороговую скорость 0,1 – 0,2 м/c.

Рис. 3.1.6. Анемометр с винтом.

16 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Определим чувствительность вертушки:

(3.1.5)

Для увеличения чувствительности вертушки ее радиус следует делать малым.

17 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Теперь рассмотрим случай неустановившейся угловой скорости.

Пусть угловая скорость вращения вертушки была равна ?0.

Скорость ветра изменилась скачком. Новая угловая скорость вертушки – ?. Но она устанавливается не сразу.

Из аэродинамики:

(3.1.6)

18 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Или:

Разделим переменные:

И проинтегрируем:

19 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Откуда:

(3.1.7)

Преобразуем:

20 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Скорость изменения ? зависит от L.

Назовем: L – путь синхронизации.

При L = V? :

Путь синхронизации – это путь, проходимый воздушным потоком, за время, в течение которого разность между угловой скоростью вращения вертушки (?) и установившейся угловой скоростью (?) уменьшится в е раз.

21 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Учтем:

Тогда:

Но:

N – количество чашек,

M – масса одной чашки.

Тогда:

(3.1.8)

Значит, легкая (c малой m), маленькая (с малым R) вертушка обладает малым путем синхронизации.

22 (?!)

(?!)

3.1. Теория ротоанемометров.

Чем больше скорость ветра, тем быстрее ее воспринимает вертушка!

Можно ввести время синхронизации ?* - время, в течение которого разность угловых скоростей уменьшается в е раз.

Но:

23 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Покажем это на графике.

2

?1

1

Рис. 3.1.7. Изменение угловой скорости вращения вертушки при малой (1) и при большой (2) скорости ветра.

24 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Рассмотрим реакцию вертушки на прямоугольные флуктуации скорости ветра.

Ротоанемометр завышает среднюю скорость ветра.

Рис. 3.1.8. Показания анемометра при порывистом ветре.

Показания анемометра

25 3.1. Теория ротоанемометров

3.1. Теория ротоанемометров

Ошибка в определении средней скорости тем больше, тем больше путь синхронизации анемометра.

Существующие ротоанемометры имеют путь синхронизации от нескольких метров до десятков метров. Его величина указывается в паспорте прибора и является мерой инерции анемометра.

«ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/izmerenie-parametrov-vozdushnykh-potokov-121335.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Электрическая цепь > ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ