Устройство для моделирования потока жидкости и газа Советский патент 1986 года по МПК G06G7/44 

1251

Изобретение относится к аналогово вычислительной технике и предназначено дал задания граничных условий при электромагнитном моделировании обтекания плоского контура произвольной геометрической формы потоком несжимаемой вязкой жидкости или га-- за.

Целью изобретения является повьше ние точности моделирования.

Изобретение лоясняется чертежом.

Устройство содержит блок моделирования области течения потока жид- койти и газа, выполненный в виде прямоугольного электропроводного листа 15 в котором вьтолнен сквозной вырез 2, по форме совпадающий с профилем исследуемого обтекаемого контура., блок моделирования вихревого потока3 выполненный в виде соле- ноида 3, охватывающего через сквозной вырез электропроводный лист, электроды 4, блоки 5,-5 изменения фазы, усилители 6, -6„, , блок задания направления потока жидкости и газа, выполненный в виде источника 7 тока, генератор 8 переменного сигнала, дополнительные соленоиды 9, п узлов моделирования изменения циркуляции потока, каждый из которых содержит переменный резистор 10 и амперметр 11, измерительный датчик 12, контролирующий датчик 13, коммутатор 14 и блок 15 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Область моделируемого потока выполняется геометрически, подобной из прямоугольного электропроводного листа 1 (например алюминиевой фольги), по противоположным сторонам которого в направлении, перпендикулярном скорости потока, располагаются электроды 4, электрически соединенные с выходом, источника 7 тока. Включается генератор 8, и путем регулирования амплитуды в листе 1 задается однородное электрическое поле Ед(аналог скорости невозмущенного потока, или скорости движения контура VQ К Численное значение Ед, принимаемое в дальнейшем при расчетах за эталонное, фиксируется на блоке 15 по показаниям, измерительного датчика 12, подключенного через коммутатор 4. Затем в листе 1 выполняют сквозной вырез 2 и проводящий материал оттуда удаляют. Через сквозной вырез 2 ус

0

5

15I

танавливают соленоиды 3 дополнительные соленоиды 9, обмотки которых электрически присоединяют к выходам усилителей 6,-6, .

При регулировании тока в обмотке соленоида 3 по амплитуде и фазе устанавливается вихревое электрическое поле Г- в листе 1 , охватывающем сквозной вырез 2, устанавливается соотношение полей Е и Г , обеспечивающее выполнение аналога постулата Чаплыгина-Жуковского на выходящей острой кромке про.филя, соответствующего нулевому показанию датчика 13 на блоке 15, Такая модель соответствует граничным условиям обтекания твердого контура поступательно-циркуляционным потоком несжимаемой невязкой жидкости.

Измерительным датчиком 12 определяются безразмерные значения Е,- на контуре сквозного выреза 2 в точках i, по которым определяются значения скорости V; (м/с) при обтекании реальной жидкостью заданного контура по формуле: , - К;

где й

Е,

- безразмерный коэффициент.

аналог соотношения скорости в точке i к скорости движения контура VQ.

По численным значениям V; для контура заданной длины i, по значениям коэффициента кинематической вязкости для заданной жидкости и температуры (т) рассчитывается характеристики пограничного слоя на крыле:S f(x) - толщина пограничного слоя; S

tV (l- .у - толщина слоя вытеснеVn

о

НИН :

,,Г-.|(,,толщина по

тери импульса.

Рекомендуется для практических целей принять

г 7,5S.

Физически толщина потери импульса представляет собой потерю энергии в потоке на трение в пограничном слое и характеризуется количеством движения или энергией касательных напряжений (x,у) в жидкости, прилегающей к контуру на высоту . Неучет значения f выше линии S ведет к ошибке менее 1% согласно определениям S ,8 и S . Прямьм аналогом распределения касательных напряжений (х,у) в потоке жидкости

.

является изменение циркуляции Г-(х,у) электрического поля электромагнита в сцепленном с ним проводящем листе на участке Ах. Для реали- зации такой математической модели контур сквозного выреза 2 разбивают на участки ЛХ(АХ 2,-10% от длины контура Е), начиная от задней кромки, по границам участков дх устанавливают электроды, внутри каждого участка й.х устанавливают соленоид 9, который охватывают электрической цепью, содержащей переменный резистор 10 и амперметр. Обмотки соленоидов 9 подключают к выходам соответст вующих усилителей 6,-бу,, . При регулировании амплитуды и фазы в цепях обмоток в каждой цепи устанавливается ток регулированием Г,, так,как . r Kj|:r, где К, и Kg - коэф- фициенты пропорциональности, зависящие от Vj, , I , (Ц , -Т, x.f(x). Удобнее всего задать первоначально К,1 и . 2, вести расчет, начиная от задней кромки, в безразмерном виде и на конечном этапе расчета задать численные значения VQ , Так как значения I; максимальные на выходящей кромке, то и задание последующих I; меньше влияют на предварительно заданные и, следовательно, на процесс согласования токов 1 и I,,, , если электрод является общей точкой токоввода для двух соседних цепей. После задания и корректировки 511;, сверху и снизу сквозного выреза 2 датчиком 12 производятся необходимые измерения на листе 1; численные результаты фиксируются блоком 15.

В случае, когда требуется обрат- нов соотношение тока и напряжения, или когда соотношение проводимости резистора 10 и материала листа 1 на участке их не позволяет получить необходимый ток, в цепь вместо пере- манного резистора 10 включают усилитель, выполняющий функцию отрицательного сопротивления и содержащий регуляторы амплитуды и фазы, сигнал частоты на которые задается от обще- го генератора 8.

При моделировании обтекания контуров, не создающих подъемной силы, установка соленоидов 3, элементов, с ними связанных, и процесс их настрой ки исключаются.

Благодаря использованию изобретения появляется физическая возможност

. 5 0 - 5 20 253035

40 j 50

-55

ь

И 54

задания граничных условии, соответст- вуюнщх обтеканию твердого контура потоком несжимаемой вязкой жидкости в произвольном диапазоне изменения характеристик течения, без изменения формы модели исследуемого контура; на одном проводящем листе может быть выполнено исследование изменений формы исследуемого контура, причем каждый контур исследуется в произвольном диапазоне изменения скоростей обтекания. Могут быть внесены изменения в форьгу внешнего потока без какого-лмбо нарушения граничных условий на контуре; возможно проведение опыта в любых режимах изменения скоростей и повторение опыта для любой заданной скорости; исключаются затраты времени на выполнение промежуточных операций, т.е. перестановку проводяод,их листов, связанные с этим настройку и согласование электрических параметров схемы, графические построения и расчетные работы; измерения производятся в одних и тех же точках на самом исследуемом контуре независимо от толщины пограничного слоя, что при небольших изменениях измеряемых величин существенно и не искажается изменениями физических характеристик проводящей среды.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность и сократить время при моделировании обтекания твердых контуров потоками несжимаемой вязкой жидкости.

Формула изобретения

Устройство для моделирования потока жидкости и газов, содержащее блок моделирования области течения потока жидкости и газа, выполненньш в виде прямоугольного электропроводного листа, в котором выполнен сквозной вырез по форме, совпадающей с профилем исследуемого обтекаемого контура, блок задания направления потока жидкости и газа, выполненньш в виде источника электрического тока, первый и второй выводы которого через электроды подключены к противоположным сторонам прямоугольного электропроводного листа, блок моделирования вихревого потока, выполненный в вг-зде соленоида, охватывающего через .. сквозной вырез электропроводный лист, генератор переменного сигнала.

первый и второй фазные выходы которого соединены соответственно с. первым и вторым фазным входами первого блока изменения фазы,первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и Второму фазным Входам первого усилителя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторьм выводами соленоида блока моделирования вихревого потока, контролирующий датчик, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, измерительный датчик, выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу регистрации, вход запуска устройства соединен с управляющим входом коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в нег о введены п дополнительных соленоидов, охватываю1дих через сквозной вырез электропроводный лист, п узлов моделирования изменения циркуляции потока, каждый из которых содержит переменны резистор и амперметр, п блоков изменения фазы и п усилителей, первый и второй фазные выходы генератора переменного сигнала под- к.лючены соответственно к первым и вторым фазным входам п блоков изменения фазы, первый и второй выходы каждого из которых соединены соответственно с первым и вторым фазными входами одноименных усилителей, первый и второй выводы каждого из которых подключены соответственно к первому и второму вьшодам одноименных дополнительных соленоидов, подвижный контакт переменного резистора в каждом из п узлов моделирования изменения циркуляции потока соединен с первым выводом амперметра,

крайний вывод переменного резистора и второй вывод a mepмeтpa каждого из п узлов моделирования изменения циркуляции потока подключены к двум соседним точкам кромки выреза электропроводного листа, между которыми расположены соответствугощие дополнительные соленоиды.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники с использованием непрерывных сред. Цель изобретения - повышение точности и ускорение процесса моделирования. Устройство содержит прямоугольный электропроводный лист, источник тока, соленоиды, генератор переменного сигнала, блоки изменения фаз, усилители, узлы моделирования изменения циркуляции потока, состоящие из переменных резисторов и амперметров, измерительный датчик, контролирующий датчик, коммутатор и блок регистрации. Устройство позволяет моделировать процесс обтекания твердых контуров потоком несжижаемой вязкой жидкости или газа с учетом изменения циркуляции потока. 1 ил. (Л Is9 СП

ВНИИПИ Заказ 4414/48 .Тирзле 67 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород ул. Проектнаяf 4