СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ ГАЗА Российский патент 1998 года по МПК G01P5/20 

Изобретение относится к технике определения параметров газовых потоков и может быть использовано для исследования сложных закрученных течений в вихревой трубе.

Известен способ исследования закрученных потоков газа на водных моделях [1] . Для реализации указанного способа испытуемый объект изготавливают прозрачным и подают в него воду с полистироловыми частицами. Информацию о поле течения в исследуемом объекте получают визуализацией частиц полистирола, освещенных направленным плоским световым пучком большой интенсивности.

Недостатком этого метода является его сложность и неточность из-за моделирования газового потока на его водной модели и возникающие в связи с этим погрешности.

Известен также способ определения движения газа визуализацией течения закрученного потока в исследуемом объекте - вихревой камере сигаретным дымом - дисперсной смесью мелких твердых частиц [2]. Для реализации указанного способа боковую цилиндрическую стенку вихревой камеры выполняют прозрачной. Сигаретный дым подают в вихревую камеру через сигаретницу, в которой сигарету поджигают, закрывают входным штуцером и закрепляют быстросъемным фиксатором. Задымленный воздух проходит через завихритель и смешивается с основным потоком. При поступлении его в вихревую камеру в задымленной среде появляются поверхности с повышенной концентрацией частиц. Таким образом наблюдают визуализированное течение газового потока в вихревой камере или фиксируют его с помощью фотосъемки.

Недостатком этого способа является то, что он не дает возможности определения траектории потока газа при более сложном вихревом движении, а именно в вихревой трубе, используемой для энергетического разделения газа на подогретый и охлажденный. В вихревой трубе закрученный поток газа разделяется на два газовых потока: периферийный и осевой, которые вращаются по разным законам движения. Визуализировать газовый поток в вихревой трубе дымом не представляется возможным ввиду сложного движения газа: дым сразу заполняет всю вихревую трубу, не давая возможности проследить течение газа. К недостаткам относится также то, что при непосредственном наблюдении визуализированного течения или фиксировании его с помощью фотосъемки не достигается требуемая точность и достоверность определения траектории движения газового потока.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа определения траектории движения визуализацией течения газового потока, а именно обеспечение возможности определения траектории движения газового потока в вихревой трубе, а также повышение точности и достоверности определения траектории движения изучаемого газового потока.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе определения траектории вихревого движения газа, по которому камеру энергетического разделения газа и дроссель вихревой трубы выполняют из прозрачного материала, а о траектории движения газа судят по траектории движения пропускаемой через вихревую трубу дисперсной смеси мелких твердых частиц, в качестве указанной смеси берут смесь горящих частиц бенгальского огня, а движение этих горящих частиц фиксируют с помощью кинокамеры с дальнейшим изучением траектории их движения при замедленном воспроизведении кинопленки.

Частота кадров киносъемки выбирается исходя из величины средней скорости потока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема съемки движения горящих частиц при совмещении оси кинокамеры с осью вихревой трубы; на фиг. 2 - схема съемки движения горящих частиц при перпендикулярном расположении оси кинокамеры.

Камеру энергетического разделения 1 и дроссель 2 вихревой трубы выполняют из прозрачного оргстекла. Горящий бенгальский огонь 3 - состав, содержащий оксидированные железные или стальные опилки, окислитель (например, азотнокислый барий), горючее (например, порошкообразные алюминий или магний), цементатор (например, декстрин или крахмал), подают на вход в тангенциальное сопло 4 вихревой трубы. При своем горении бенгальский огонь разбрасывает яркие, сверкающие искры, являющиеся догорающими железными или стальными опилками, которые увлекаются газовым потоком. Кинокамеру 5 располагают на одной оси с вихревой трубой или перпендикулярно ей.

При подводе сжатого газа в вихревую трубу на вход в тангенциальное сопло подают горящие частицы бенгальского огня. Движение этих горящих частиц снимают с помощью кинокамеры в двух плоскостях.

Использование данного изобретения позволяет определить траекторию движения газа в вихревой трубе.

Источники информации, принятые во внимание:
1. Гупта Л., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки.-M.: Мир, 1987. С. 53-54, С. 294, рис. 4.65.

2. Смульский И. И. Аэродинамика и процессы в вихревых камерах.- Новосибирск: ВО "Наука", 1992. С. 78-80, рис. 311.

Способ относится к технике определения параметров газовых потоков и может быть использован для исследования сложных закрученных течений в вихревой трубе. Для определения траектории движения газа камеру и дроссель вихревой трубы выполняют из прозрачного материала. О траектории движения газа судят по траектории движения пропускаемой через вихревую трубу смеси горящих частиц бенгальского огня. Движение горящих частиц фиксируют с помощью кинокамеры с дальнейшим изучением траектории их движения при замедленном воспроизведении кинопленки, что обеспечивает повышение точности и достоверности определения траектории движения газового потока. 2 ил.

Способ определения траектории вихревого движения газа, по которому камеру энергетического разделения газа и дроссель вихревой трубы выполняют из прозрачного материала, а о траектории движения газа судят по траектории движения пропускаемой через вихревую трубу дисперсной смеси мелких твердых частиц, отличающийся тем, что в качестве указанной смеси берут смесь горящих частиц бенгальского огня, а движение этих горящих частиц фиксируют с помощью кинокамеры с дальнейшим изучением траектории их движения при замедленном воспроизведении кинопленки.