Способ определения числа Маха и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01P5/14 

1 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к спосо бам и средствам определения числа Маха в газовых потоках,и может быть использовано для определения числа Маха в аэродинамических труба внутри воздухозабарников и т.д. Известен способ визуализации угла Маха, т.е. угла между вектором скорости и ударной волной бесконеч- но малой интенсивности с помощью оптических средств lj Однако этот способ отнимает мног времени и требует навьпсов в обращении со специальными оптическими приборами. Этот способ реализуется в устрой стве, содержащем интерферометры, искровое фото и т.п. Л . Эта аппаратура сложна и дорога. Наиболее близким к изобретению является способ определения числа Маха, включающий отбор полного и стТического давлений газового потока Однако известный способ также достаточно сложен-. . Известный способ реализуют в устройстве дл/1 определения числа Ма ха, содержащем заборники полного и статического давлений .2j . Недостатком известного устройств Является его сложность. Цель изобретения - упрощение про цесса измерения и упрощение устройства. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения числа Маха, включающему отбор полкого и статического давлений, предв рительно отбирают определенный объе газа при статическом давлении, посл чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха. Кроме того, в устройстве, содержащем заборник статического давления, приемник полного давления га за и индикатор числа Маха, приемник полного давления выполнен в виде по лого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутренняя полость ци линдра соединена с заборником статического давления при помощи клапа на, а поршень связан с инд катором i числа Маха. 2 чертеже представлено предлагаестройство. любое тело, обтекаемое газовым ом, действуют газодинамические зки. Каждая из них может быть ена зависимостью Q C(jSKPc,-2-, Q - газодинамическая нагрузка (любое сопротивление, подъемная сила, продольный или поперечньй момент); CQ - коэффициент газодинамической выгрузки (например, коэффициент подъемной силы) ; К - показатель адиабаты газового потока; S - характерньй геометрический параметр; Р.,.. статическое давление в газовом потоке; М - число Маха, где 7Г J V - скорость газового потока; О- - скорость звука в газовом потоке. ли отобрать газ при статичесавлении в объеме VQ и подвергего диабатического сжатию, то выется равенство р V Р . V. Чт о . 1 -i и V - соответственно текущие значения давления и объема. ла сопротивления сжатию Р р. F р ( ) . F, (3) - площадь газосжимающего органа. ли сжатие газа производить под йствием -газодинамической нагрузо выполняется равенство Р Q, передаточный коэффициент от приемника газодинамической нагрузки к газосжимающе му органу. дставляя (1) и (3) в (4), полуSKP,,-ft . отсюда A -c-MS „ 2F 0 л| ТзГ А const. Учитывая, что зависит от числа Маха, V- f (М), т.е. степень сжатия отобранного при статическом давлении и адиабатического сжатого газодинамической нагру кой паза есть функция лишь числа Ма Предлагаемый способ позволяет достаточно просто находить число Ма Устройство для определения числа Маха, реализующее предлагаемый способ, содержит приемник полного давления, представляющий собой цилиндр 1 с поршнем 2, наружный торец которого выполнен сферическим и ори тирован встречно газовому потоку. В устройстве установлен заборник 3 статического давления, соединенный с запорщневым пространством при помощи клапана 4. Порщень соединен с индикатором 5. На чертеже изображен кинематический вариант этого соединения. При необходимости кинематическая связь может быть заме нена любой другой, например электри ческой (если датчик целесообразно отделить от индикатора). 6-4 Устройство работает следующим бразом. . Поршень 2 до отказа выдвигают на величину Хд при открытом клапане 4, после чегр клапан закрывают и отпускают поршень. Таким образом, цилиндр заполняют газом при статическом давлении. Под действием силы своего лобового сопротивления порщень, сжимая газ в цилиндре, вдвигается в него из положения I, соответствующего , положения II,соответствующего М ,. что и показывается индикатором ( 1). Таким образом, для предлагаемого устройства можно при помощи тарировки отградуировать в требуемом диапазоне параметров потока шкалу индикатора и определять охватываемые им числа Маха. Сферическая форма головки поршня целесообразна ввиду того, что ее коэффициент С постоянен в довольно значительной области углов атаки вблизи нулевого, т.е. прибор нечувствителен к ошибкам его установки. При детальной разработке конструкции прибора неминуемо применение различного рода сальников. Однако их использование не влечет за собой снижения чувствительности прибора, . так как поршень подвержен микровибрации ввиду неизбежных пульсаций потока OKOJlo него. Таким образом, изобретение позволяет значительно упростить определение числа Маха по фиксированньщ значения статического давления в газовом потоке.

1. Способ определения числа Маха, включающий отбор полного и статического давлений, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса.измерения, предварительно отбирают определенный объем газа при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха. 2. Устройство для определбния; числа Маха, содержащее заборник статического давления, приемник полного давления газа и индикатор числа Маха, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой- . ства, приемник полного давления выполнен в виде полого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутрен)S няя полость цилиндра соединена с заборником статического давления при помощи клапана, а поршень связан с индикатором числа Маха.