Способ пространственной маркировки жидкости для исследования скоростной структуры потоков Советский патент 1986 года по МПК G01P5/18 

Изобретение относится к измерительной технике и-может быть использовано для определения микроструктуры скоростей течения и плотностньк неоднородностей в жидкости. Цель изобретения - расширение области применения. На чертеже изображена схема определения микроструктуры скоростей течения в жидкости. На схеме представлены:исследуемая жидкость 1, объем метящего вещества 2, трасса меченой компоненты 3, векторы смещения трассы 4. Определение микроструктуры скороетей течения в жидкости осуществляют следующим образом. Время существования трассы меченого вещества задают исходя из временных масштабов исследуемых процессов, которые в соответствии с задачами, решаемыми предлагаемым способом, нанаходятся в пределах от долей секунды до нескольких минут (поверхностные и внутренние волны, турбулентность, процессы эволюции вертикальной микроструктуры скоростей течения, плотностные неоднородности). Достоверный ряд измерений с учетом эффект дискретизации может быть получен в течение времени на порядок большего временного масштаба изменчивости про цесса. Это значит, что если, например, масштаб характерной временной изменчивости процесса равен 10 с, то время существования трассы меченого вещества должно быть не менее 1 мин. После определения времени существова ния трассы выбирают компоненты раствора для создания жидкого объема с учетом их гидрофобности относительно жидкости и друг друга. При этом один компонент раствора должен иметь плот ность больше плотности жидкости (например, четьфеххлористый углерод с плотностью «1,6 г/см), а второй меньше плотности жидкости (например, машинное масло с плотностью 0,,9 г/ /см). В компонент, плотность которо го меньше плотности жидкости,.добавляют меченое вещество, например кристаллический порошок марганцево-кисло го калия,в пропорции 10мае.ч. машинного масла 1 мае.ч. кристаллического порошка марганца, и тщательно их перемешивают. Затем полученный раствор смешивают с компонентом, плотность которого больше плотности жидкости. 12 0 беря последнюю в количестве 6 мае.ч. В результате получается растврр, имеющий суммарную отрицательную.плавучесть в жидкости. На дне бассейна либо на специальной неподвижной площадке, расположенной ниже исследуемого слоя течений в жидкости 1, из приготовленного таким образом раствора при помощи какого-либо эжектирующего устройства в жидкость вводят объем метящего вещества 2 необходимых размеров . Размер вводимого объема определяется временем существования трассы и при задании его равным, например 1 мин, составит около 0,1 см. При помощи наконечника эжектирующего устройства нарушают целостность поверхностного слоя объема метящего вещес|Тва, после чего силы поверхностного натяжения поверхностной пленки объема уже не препятствуют всплыванию из него микрообъемов, состоящих из мелкодисперсных частиц меченого вещества, покрытых гидрофобной пленкой компонента, плотность которого меньше плотности жидкости. Гидрофобная пленка легкого компонента не позволяет частицам меченого компонента взаимодействовать с жидкостью (диффундиро- вать в ней) и придает ей положительную плавучесть, т.е. возможность подниматься из объема и образовывать меченую трассу 3 в жидкости. Получаюпщйся таким образом квазистационарный точечный источник трассы метящего вещества, практически не диффундирующего в жидкости, работает в течение определенного времени до полного израсходования в объеме компонента, плотность которого меньше плотности жидкости. Так-как меченые микрообъемы, состоящие из микрочастиц меченого вещества, покрытых гидрофобной пленкой легкого компонента, имеют малы размеры (порядка десятка микрон), трасса меченого вещества визуально наблюдается как непрерьганая. Принимающиеся в жидкости микрообъемы меченого вещества следует считать пассивными, т.е. не искажающими структуру скоростей течения. Скорость подъема микрообъемов меченого вещества на порядок меньше скоростей течения в жидкости при изучении микроструктуры и не влияет нд Них. После создания непрерывной трассы в жидкости измеряют, например с помощью последовательного, через определенные промежутки времени, фотографирования трассы меченого вещества, векторы смещения трассы 4 на отдель:ньпс уровнях в исследуемом слое жидкости и по их величине .и соотношению между собой судят о микроструктуре скоростей течения в жидкости. Формула изобретения Способ пространственной маркировки жидкости для исследования скоростной структуры потоков, заключающийся в размещении в нижнем слое жидкости объема отрицательной плавучести с последующим высвобождением из него меченого объема положительной плавучести и фоторегистрации деформации вертикального следа, полученного при 12 60 всплывании меченого объема, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, объем отрицательной плавучести создают из смеси трех компонентов: меченого в виде мелкодисперсного порошка из марганцово-кислого калия.и двух гидрофобных относительно друг друга и жидкости жидких компонентов, имеющих плотности, большую и меньшую плотности жидкости, и изготовленных соответственно из четыреххлористого углерода и машинного масла, при этом указаннце компоненты находятся в массовом соотношении 1:6:10 соответственно, а высвобождение меченого объема положительной плавучести прово дят путем нарушения целостно сти объема отрицательной плавучести.

Изобретение -относится к измерительной технике и позволяет расширить область применения способа. В компонён.т с плотностью, меньшей плотности жидкости, добавляют меченое вещество, например кристаллический порошок марганцево-кислого калия, в пропорции 10:1 и смешивают с компонентом плотностью, большей плотности водц, в . массовом соотношении 10:1:6. Объем 2 отрицательной плавучести метящего вещества из приготовленного раствора размещают на дне емкости с исследуемой жидкостью 1 и нарушают целостность его поверхностного слоя. Мелкодисперсные частицы, покрытые гидрофобной пленкой легкого компонента, всплывают из объема и образуют в жидкости меченую трассу 3, не искажающую Q структуру скоростей течения. По вели-jS (Л чине и соотношению векторов смещения трассы 4 на отдельных уровнях судят о микроструктуре скоростей. 1 ил.