Рис. 199. Конфузор

Рис. 200. Выпрямляющая решетка

суживающейся круглой трубы - конфузора (рис. 199). При переходе от широкого входного сечения конфузора к узкому выходному сечению происходит падение давления на величину pi - Р2, что приводит к соответствующему увеличению кинетической энергии движущихся частиц воздуха. При этом весьма важно, чтобы та небольшая кинетическая энергия, с которой воздух приходит в широкое поперечное сечение конфузора, распределялась между отдельными частицами не слишком неравномерно. Если, например, отношение скоростей во входном и выходном поперечном сечениях равно 1:5, то отношение динамических давлений (и кинетических энергий) будет 1:25, следовательно, каждая частица воздуха благодаря падению давления получает 24/25 своей окончательной кинетической энергии. Это означает, что колебания начальной энергии в размере 25% влекут за собой колебания окончательной энергии в размере 1%, а колебания относительной скорости - в размере 1/2%. Кроме того, весьма важно, чтобы поток, вступающий в конфузор, был свободен от вращений; для этой цели во входном сечении устанавливается выпрямляющая решетка, т.е. система коротких труб с параллельными стенками (рис. 200). Роль этой решетки ясна из следующих соображений. Угловая скорость массы воздуха, вращающейся вокруг оси, параллельной направлению потока, при сужении поперечного сечения потока в п раз увеличивается также в п раз. Так как при этом диаметр потока уменьшается в /п раз, то поперечная скорость, равная ruj, увеличивается в /п раз, в то время как продольная скорость увеличивается в п раз. Напротив, угловая скорость вращения вокруг оси, перпендикулярной к направлению потока, при уменьшении поперечного размера вращающейся массы в л/п, раз, также уменьшается в л/п, раз, следовательно, в этом случае возмущающая скорость гш уменьшается в п раз. Для выравнивания продольных разностей ско-

Ha основании теоремы Гельмгольца, см. § 12 гл. П.

Рис. 201. Различные типы аэродинамических труб. V - вентилятор; L - направляющее колесо, R - выпрямляющая рещетка; 5 - проволочное сито; X - рабочая часть трубы

ростей применяются также проволочные сита, устанавливаемые перед выпрямляющей решеткой; в необходимых случаях плотность сита делается в разных местах разной.

На рис. 201 изображены три различного типа аэродинамические трубы. Крестиком (х) отмечено то место трубы, в котором подвешиваются исследуемые тела, так называемая рабочая часть трубы. Первая из труб (самая верхняя) является трубой открытого типа; струя воздуха, выбрасываемая из этой трубы, после некорого числа поворотов в том помещении, где установлена труба, опять попадает в сильно завихренном состоянии во входное отверстие, причем отдельные вихри могут иметь разное направление вращения. Вентилятор, засасывая вихрь, имеющий одинаковое с ним направление вращения, усиливает его; наоборот, засасывая вихрь, имеющий противоположное с ним направление вращения, ослабляет его, и в результате в трубе возникают

сильные колебания давления. Во избежание этого перед вентилятором устанавливается выпрямляющая решетка. В трубе закрытого типа (вторая сверху на рис. 201) позади вентилятора установлен специальный обтекатель, обеспечивающий спокойное оттекание воздуха от вентилятора. В трубе открытого типа, но с замкнутым потоком воздуха (нижняя труба на рис. 201), свободная струя, выйдя из конфузора, сразу же всасывается в продолжение трубы, что значительно облегчает работу наблюдателей, освобождая их от сквозняка.

При продувке в аэродинамической трубе, в отличие от случая буксировки в гидродинамическом канале, не существует правила, устанавливающего связь между скоростью и масштабом модели. Строго говоря, следовало бы соблюдать равенство чисел Рейнольдса для модели и тела в натуре. Однако почти во всех случаях это невозможно. В самом деле, если модель в 10 раз меньше тела в натуре, то ее надо было бы продувать со скоростью в 10 раз большей, чем в натуре. Не говоря уже о том, что такие скорости обычно вообще недостижимы, их осуществление привело бы в область сжимаемых потоков (см. гл. IV), для которых критерий подобия совсем иной, чем для сжимаемых потоков. Поэтому и в аэродинамических трубах приходится отказываться от точного соблюдения подобия в отношении трения.

Ь) Измерение скоростей и давлений; определение направления потока. В аэродинамических трубах скорость потока определяется на основании измерения разности давлений pi - Р2 в двух сечениях трубы (рис. 199) и последующего применения уравнения Бернулли. Можно пользоваться также специальными трубками для измерения скорости (см. рис. 51 на стр. 81).

На практике для измерения скоростей применяются также крыль-чатый анемометр (рис. 202) и анемометр с полушариями (рис. 203), но оба они дают менее точные результаты, чем способ, основанный на измерении разности давлений. Для измерения скорости течения воды применяется гидрометрическая вертушка (рис. 204). При пользовании анемометрами или гидрометрической вертушкой наблюдают либо число оборотов счетчика, соединенного с прибором, в течение определенного промежутка времени, например в одну минуту, либо промежуток времени, в течение которого счетчик совершает определенное число оборотов, например, пятьсот. Все эти приборы требуют предварительной тарировки. Для анемометров тарировка производилась раньше на так называемом ротативном станке, т.е. на длинном стержне, вращающемся вокруг вертикальной оси. Анемометр прикреплялся к внешнему концу стержня, который вращался с определенной скоростью. Однако при таком способе тарировки возникали трудно учитываемые не-