Wie berechnet man den Auftrieb/Widerstand mit statischen Druckabgriffen im Windkanaltest?

Ein Tragflächenabschnitt in einem Windkanal hat viele statische Abgriffe auf seiner Ober- und Unterseite. Diese statischen Öffnungen können nur den statischen Druck ablesen, der senkrecht zur lokalen Schaufelblattoberfläche wirkt.

An Stelle A befinden sich statische Anschlüsse, die einen Druckwert von relativ -100 Pa anzeigen. Dieser Druck wirkt senkrecht zur Tragflächenoberfläche, ist also nicht senkrecht zur x-Koordinate. Müssen wir nur diese vertikale Komponente umrechnen, wenn wir diesen Wert beim Zeichnen der Druckverteilung in ein Diagramm eintragen? Der Druck an der Stelle A hat eine vertikale Komponente (Auftrieb) und auch eine horizontale Komponente (Schub) .... Woher soll das Integral also „wissen“, in welche Richtung der Druck wirkt?

Können Sie bitte anhand eines Beispiels von Anfang (Druckmessung) bis Ende (berechnete Kräfte) erklären, wie dieses Verfahren aussieht? (Sind die experimentell gemessenen Drücke an statischen Anschlüssen in Relativ- oder Absolutdruck angegeben?)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Theta-Winkel ist für jeden Ort an der Tragflächenoberfläche unterschiedlich, sodass er von der Vorderkante zur Hinterkante nicht ein Theta sein kann. Wo ist hier die Funktion, die die oberen und unteren Konturen des Tragflügels beschreibt? Diese Funktion gibt uns eine lokale Oberflächenneigung

Die Antwort auf Ihre nächste Frage sollte dies gut abdecken.
@PeterKämpf Jetzt verstehe ich diese einfache Aufgabe, bei der Drücke senkrecht zur x-Koordinate wirken. Ich habe Probleme, den "echten Druck" zu verstehen, der senkrecht zur Tragflächenkontur wirkt, da dieser Druck in Bezug auf die x-Koordinate einen Winkel aufweist.

Antworten (2)

Sie haben Recht, Druck ist eine skalare Einheit, während Kraft ein Vektor ist und sowohl eine Größe als auch eine Richtung hat. Die Drucköffnungen sind nur ein Maß für die Gesamtdruckgröße, Richtungsinformationen sind nicht in ihnen enthalten, was die Grundlage der Frage ist.

Für Richtungsinformationen müssen wir Folgendes angeben:

  • die Geometrie des gemessenen Flügelprofils;
  • den Anstellwinkel während der Messung.

Druck, der auf eine Oberfläche wirkt , erzeugt eine Kraft, die immer senkrecht zur Oberfläche steht, was auch im zweiten verlinkten YouTube-Video erwähnt wird. Wir müssen also nur die Neigung des lokalen Bereichs am Druckanschluss kennen. Was wir wissen, weil die Profilform definiert ist, zum Beispiel die NACA 4-stellige Reihe (aus Wikipedia ):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Gleichung für ein gewölbtes 4-stelliges NACA-Profil

Diagramm einer NACA 2412-Folie. Die Wölbungslinie wird in Rot und die Dicke – oder das symmetrische Profil 0012 – in Lila angezeigt. Die einfachsten asymmetrischen Foils sind die Foils der 4-stelligen NACA-Serie, die dieselbe Formel wie die zur Erzeugung der symmetrischen 00xx-Foils verwenden, jedoch mit gebogener Linie der mittleren Wölbung. Die zur Berechnung der mittleren Sturzlinie verwendete Formel lautet[4]

{ M P 2 ( 2 P X − X 2 ) , 0 ≤ X ≤ P , M ( 1 − P ) 2 ( ( 1 − 2 P ) + 2 P X − X 2 ) , P ≤ X ≤ 1 ,

Ich habe einen Kraftvektor F gezeichnet, der sich aus dem lokalen Druck ergibt, der senkrecht auf die Oberfläche wirkt. Es wird natürlich einen Igel von Kraftvektoren geben, die alle in eine andere Richtung zeigen – um dem Ganzen einen Sinn zu geben, werden sie in eine Auftriebskomponente und eine Widerstandskomponente zerlegt

Um Auftrieb und Luftwiderstand zu berechnen, benötigen wir eine Druckverteilung, die uns statische Abgriffe geben, und eine f(x)-Funktion der oberen und unteren Tragflächenkonturen? Es ist also nicht wahr, dass wir nur mit Druckverteilung Kräfte berechnen können, wie jemand erwähnt hat. Ich weiß, dass etwas fehlt, weil der Druck nicht senkrecht zur x-Koordinate ist, wenn der Auftrieb ermittelt wird, oder parallel zur x-Achse, wenn der Widerstand ermittelt wird.
Nein, nicht senkrecht zur x/y-Koordinate, senkrecht zur Fläche. Auftrieb und Widerstand sind vertikale/horizontale Komponenten der Kraftvektoren.
Warum brauchen wir AoA, wenn wir die Funktion der Tragflächenoberfläche kennen, dann ist AoA irrelevant?
Es hängt davon ab, wie wir die Vektoren zerlegen wollen, Auftrieb und Widerstand werden relativ zum freien Luftstrom definiert.
Ist Su in meinem zweiten Video die Funktion f(x) der oberen Tragflächenoberfläche?

Woher soll das Integral also „wissen“, in welche Richtung der Druck wirkt?

Das Integral kann nur in einer Koordinatenrichtung integrieren, also sagt ihm das, was zu tun ist. Wenn Sie über die X-Koordinate integrieren, integrieren Sie den vollen Druck über die X-Projektion der Schaufelblattoberfläche. Dies gibt automatisch nur die Auftriebskomponente.

Wenn Sie über die Y-Koordinate integrieren, erhalten Sie nur den Widerstandsbeitrag. Beachten Sie, dass eine horizontale Streckung des Strömungsprofils keinen Druckwiderstandsbeitrag hat.

Wie Sie richtig beobachten, wirkt der Druck an Punkt A natürlich auf einen geneigten Teil der Kontur, sodass er sowohl eine Auftriebs- als auch eine Widerstandskomponente beiträgt.

Der Theta-Winkel ist für jeden Ort an der Tragflächenoberfläche unterschiedlich, daher kann es von LE bis TE nicht ein Theta sein. Können Sie das verdeutlichen? youtube.com/watch?v=tr13vsa0d4s&ab_channel=AerospaceGuy
@JurgenM Wenn du mit Theta die Neigung meinst (besser verwenden δ j δ X ; oder erkläre, wie du definierst θ ), natürlich ist es über Akkord anders. Aber Sie brauchen es nicht, alles, was Sie brauchen, ist entweder δ X oder δ j zur Druckintegration.
Wie berechnet man den Auftrieb/Widerstand mit statischen Druckabgriffen im Windkanaltest?
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