Устройство для визуализации картины течения на поверхности модели Советский патент 1986 года по МПК G01M10/00 G01P5/00 

2, Устройство по П.1, о т и и - чающееся тем, что с целью повьипения эко-номичности устройства и достоверности результатов при испытаниях в холодных и нестационар- ных потоках, оно снабжено дополнительными электродами, размещенными на поверхности корпуса ниже по потоку за кольцевыми электродами, и вьтолненнымн в ввде полос, установленных заподлицо с наружной поверх

1

Изобретение относится к гидродина мическим испытаниям и может быть использовано при исследовании картины обтекания модели потоками жидкости или газа.

Целью изобретения является расширение области применения за счет визуализации линий тока на поверхности модели, а также повышение точности воспроизведения картины«течения на поверхности модели.

На фиг,1 представлена общая схема вьшолнения устройства; на фиг.2 его электрическая схема. .

Устройство содержит корпус 1 испытуемого объекта (модели), который вьтолнён или полностью из электроизоляционного материала, или с покрытием из электроизоляции на внешней его поверхности. С помощью к;аналов 2 внешняя поверхность корпуса 1 сообщена в внутренней емкостью 3, вьтолнен- ной из теплоизоляционного материала. Внутренняя.емкость 3 разделена на три .камеры. Передняя камера 4 заполнена визуализирующим составом и отделена от остальной части емкости порш- .нем 5. На внутренних торцовых поверхностях камеры 4 с визуализирующим составом и поршне панесены слои высо- коомного материала 6, образующие нагревательные элементы для обеспечения разогрева визуализирующего состава. Внутри камеры 4 установлена кольцевая оболочка 7, которая может

выполнять роль дополнительного ОМИ-.

ческого нагревательного элемента (ПРИ использовании визуализирующего

ностью корпуса и ориентированных в меридиональном направлении, а визуализирующий состав содержит элек- тропрородящий наполнитель.

3. Устройство пб п.1, о т л и - чающееся тем, что торцовые стенки управляющей камеры и управляющего поршня снабжены электропроводящими обкладками, электрически соединенными с блоком управления.

вещества полностью неэлектропррвод- ного шш, наоборот, с большой электропроводностью) .

Каналы 2, сообщаклдие камеру 4 с внешней поверхностью корпуса 1, вы полнены в виде тепло- и электроизоляционных цилиндрических трубок 8, на торцовой поверхности которых заподлицо с внешней поверхностью корпуса I нанесены слои в виде шайб из электропроводного материала, образующие кольцевые электроды 9. Количество и местоположение трубок 8 с кольцевыми электродами 9 может быть различным в зависимости от стоящей задачи по визуализации конкретных участков поверхности испьгтуемого объекта. Ниже по поверхности в направлении предполагаемых поверхностных линий тока при помещении объекта в поток с рабочей средой размещают заподлицо с поверхностью поперечные к потоку слои электропроводного материала, образующие полосовые электроды 10.

Посредством элементов 11 крепления корпус испытуемого объекта (эле- кент органа управления судна, аппарата или их полная модель и т.п.) крепится на стойке (державке) для размещения его в потоке рабочей среды. Разделительный поршень 5 посредством штока 12 жестко связан с управляющим поршнем 13, с помощью которого на входе емкости 3 образована управляющая камера 14, в которую через электропневмоклапан 15, установленный в магистрали 16, подается

давление управляющего газа или жидкости. Между поршнями 5 и 13 образована межпорпгаевая камера 17, сообщенная посредством регулируемого клапана 18 с окружающей средой. Это позволяет надежно герметизировать камеру 4 с визуализирующим составом, устранить утечки через зазор между поршнем 5 и вставкой 7, а также обеспечить заданный (постоянный) перепад давления на управляющем порщ- не 13 при его перемещениях и изменении при этом объема камеры 17. Поршень 13 выполнен большей площади, чем .поршень 5. Они образуют мульти- пликатор давления, что позволяет получить заданное управляющее усилие для вытеснения визуализирующего состава из камеры 4 при использовании рабочего давления невысокой величины (например, из магистрали технологического воздуха).

Нагревательные элементы 6 и 7, электроды 9 и 10 и электропневмокла- пан 15 подключены к источнику питания посредством электрических цепей - пинии связи 19 к блоку 20 управления осуществляющему коммутацию включения Элементов 6 или 7 (возможна и их совместная работа, формирование команд на включение электропневмоклапана и выключение нагревателей при замыкании цепи между электродами 9 и 10. Емкость 3 выполнена в виде цилиндрического стакана из тепло- и электроизоляционного материала, закрепленного внутри корпуса 1 с помощью.элементов крепления 21 и 22 и снабженного в передней части отверстием с заглуш- кой 23 для обеспечения заполнения камеры 4 визуализирующим составом. Для упрощения операции выполнения камеры 4 носовая часть 24 корпуса вы- полнена съемной.

Для контроля температуры визуализирующего состава при разогреве в камере 4 установлен датчик 25 температуры, соединенный одной из линий 19 связи с блоком 23 управления, обеспечивающим поддержание необходимой температуры разогрева за счет попеременного включения - выключения нагревательных элементов 6, 7 или подводимой мощности от источника электроэнергии (не показан).

На торцовых поверхностях управляющей камеры 14 и управляющего поршня 13 установлены обкладки из электропроводного материала, образующие когг- денсатор 26, соединенный также с блоком 20 управления линиями 19 связи.

Задание скорости перемещения порт- ня 13, однозначно определяемое и контролируемое по изменению емкости конденсатора 26, определяет расход визуализирующего вещества через каналы 2 и интенсивность визуализирующих

струек на поверхности объекта. Кроме этого, используя, например, предварительные тарировки или контрольные испытания, можно сформировать дополнительный управляющий сигнал по значению конечной величины емкости конденсатора 26 на выключение системы подачи (и ра зогрева) визуализирующего вещества и сброс давления из управляющей камеры 14 с помощью электропневмоклапана 15. Такой вариант вы- полнения дозатора позволяет использовать устройство в некоторых случаях и без электродов 9 и 10 (например, если визуализирующий состав не

содержит электропроводный наполнитель) ..

Устройство работает следующим образом.

После заполнения камеры 4 визуализирующим составом, включающим электропроводный наполнитель, установки съемной носовой части и подключения линий 19 связи к блоку 20 управления

осуществляют контрольные (тарировоч- HbieJ испытания устройства, в процессе которых определяют режим разогрева и закон изменения расхода. Затем объект помещают в рабочую среду поток жидкости или газа. По сигналу от датчика, например, положения объекта в потоке или датчика, контролирующего установление процесса обтекания его рабочей средой (не показаны), блок управления 20 формирует сигнал на включение нагревателя 6 и затем электропневмоклапана 15 на подачу управляющего давления в камеру 14. Поршень 13 перемещается влево и

с помощью поршня 5 вытесняет через каналы 2 визуализирующий состав на поверхность корпуса 1.

При движении поршней 5 и 1.3 влево иэ-за уменьшения объема камеры 17

давление в ней повьшгается, препятствуя утечке визуализирующего состава через зазор между поршнем 5 и вставкой 7. Клапан 18 поддерживает задан

№1Й перепад давления в камерах А и 17.

Необходимьй расход визуализирующего состава поддерживается как управлением величиной давления в управляющей камере 14с помощью элек- тропневмоклапана 15, так и путем изменения его вязкости за счет изменения температуры нагрева. Вытесненный из каналов визуализирующий состав растекается цо поверхности, увлекаемый внешним потоком вдоль направления местных линий тока, и при достижении электрода IО цепь Между ним и электродом 9 замыкается. Блок 20 управления при этом формирует сигнал на сброс давления из камеры 14 через электропневмоклапан 15 и выключение нагревателя.

При испытаниях в холодной среде, когда визуалиэирзтощий состав может становиться высоковязким из-за охлаждения по мере растекания его на поверхность, картина полученных линий тока будет искажаться в виду несовпа дения направлений менее вязкого течения рабочей среды и полученных стру ек визуализирующего вещества. Чтобы устранить эту погрешность при замы

Редактор .М.Келемеш

put.Z

Составитель Ю.Власов Техред И.Гайдош

Заказ 4403/39 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

o

5

кании электродов 9 и 10 струйкой визуализирующего состава с помощью блока 20 управления подают на них импульс электрического тока, за счет 5 которого струйки разогреваются,

уменьшается их вязкость и они ориентируются по направлению внешнего потока. Охлаждаясь (у.елательно до затвердевания), струйки визуализирзпо- щего вещества надежно сохраняют структуру направлений линий тока на поверхности исследуемого объекта. Это важно при нестационарном характере обтекания, так как можно фиксировать мгновенные картины течения на поверхности. Возможен также подогрев вещества в каналах 2 путем задания разности потенциалов между вставкой 7 и кольцевыми электродами 9.

При использовании визуализирующего вещества неэлектропроводного (без наполнителя) дозирование подачи его осуществляют путем контроля изменения емкости конденсатора 26. Нагревание состава при этом осуществляют, например, цилиндрической вставкой 7. Возможно использование дополнительно и элементов 6 при автономном включении каждого из последних.

0

Корректор И. Муска