Устройство для моделирования турбулентных областей в стратифицированной жидкости Советский патент 1988 года по МПК G09B23/12 

00

;о сг

сд ел

Изобретение относится к созданию средств изучения процес -.ов, происходящих в жидкости, посредством научно го моделирования изучаемых явлений и может быть использовано для лабора- торно го моделирования процессов теп- ломаесопереноса и взаимодействия :внутренних волн с гидрофизическими ;полями океана с целью разработки ме- :тодов долгосрочного прогнозирования :состояния системы океан-атмосфера.

Целью изобретения является повышение качества моделирования процессов турбулентного переме:шивания устойчи- во стратифицированной жидкости.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг,, 2 - то же, с двумя баками и ограничиваю- цилиндром из двух частей.

В лоток 1 с прозрачными стенками, заполненный жидкостью, моделирующей основной поток, помещен в определе ;;- ном условиями эксперимента месте, например в центре лотка, тонкостей- . ный круговой цилиндр 2, внутри которого расположен плоский нож 3. У одной из боковых стенок цилиндра в мес выхода ограничивающего цилиндра из лотка имеется прозрачный бак 4 с во-

ДОЙ.

Ограничивающий тонкостенньм цилиндр и устройство перемешивания могут быть выполнены из двух частей, Имеется два бака 4 с водой с двух противоположных боковых сторон лотка В баках А находится жидкость 5 той же стратификации, что и в лотке 1,

Устройство работает следующим образом,

После заполнения лотка 1 и бака 4 жидкостью 5 требуемой стратификации цилиндр 2 с находящимся внутри него ножом 3 вводится через боковую стенку в лоток 1 в предусмотренное УСЛОВИЯМИ эксперимента место. Внутрь цилиндра 2 для визугшизации эксперимента вводится краситель.

Плоский нож 3 в зависимости от целей и задач эксперимента соверта- ет колебательные или вращательные движения относит«5лы1о своей продольной оси внутри ограничивающего цилиндра, перемешивая окрашенную жидкость и генерируя турбулентность ка с наличием закрутки,, так и без нее. Скорость вращения или частота колебаний ножа 3, а таюке гфодолжитель- ность перемешива5«€Я задаются из уг,

5

0

5 0

с

0

.

0

ловий эксперимента. По окончании перемешивания цилиндр 2 одновременно С ножом 3 убирается через боковую стен- ку лотка 1 в бак 4.

Если ограничивающий тонкостенный цилиндр 2 выполнен из двух равных плотно стыкующихся частей (фиг . 2), то принципиальная схема работы устройства и условия перемешивания окрашенной жидкости, находящейся внутри цилиндра, не изменяются. При постоянной ширине лотка 1 и скорости вывода частей цилиндра 2 и ножей 3 вдвое сокращается время вывода частей цилиндра из лотка, что позволяет получить более качественные результаты моделирования турбулентной области, которая генерируется внутри ограничивающего цилиндра. Скорость вьшода цилиндра 2 из лотка 1 должна быть постоянна и выбирается с учетом целей и задач эксперимента и масштабного эффекта моделирующей установки.

Горизонтальное расположение ограничивающей цилиндрической поверхности позволяет более точно моделировать процессы перемешивания, происходящие : в океане; выполнение цилиндра тонкостенным, а устройства перемещивания в виде плоского ножа позволйет добиваться минимального искажения полученной области перемешивания при выводе их из лотка.

Выполнение ограничивающего цилиндра с основанием в виде круга позволяет отработать методику и изучить основные процессы и явления, происходящие в мировом океане при взаимодействии внутренних волн с его гидрофизическими полями. Некруговой ограничивающий цилиндр позволяет моделировать более широкий класс реальных процессов,так как области перемешивания, возникающие в результате неустойчивости течений и внутренних волн, имеют, в основном, сплющенную форму.

1

Вьшолнение ограничивающего цилиндра и устройства перемешивания в виде двух половинок позволяет расширить лоток и тем самым уменьшить трение о боковые стенки. Кроме того, при одной и той же ширине лотка позволяет лучше сохранить симметричность формы перемешиваемой области по горизонтали.

Формула изобретен и я

1, Устройство для моделирования турбулентных областей в стратифицированной жидкости, содержащее прозраный прямоугольный лоток с жидкостью, моделирующей основной поток, бак с водой, сообщающийся и смежный с лотком, и ограничиваннций цилиндр для модели1эования дополнительного потока внутри которого расположен с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения перемешивающий жидкость элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения качества моделирования процес- сов турбулентного перемешивания устойчиво стратифицированной жидкости, ограничиванкций цилиндр расположен горизонтально в зоне расположения стенки бака, смежной со стенкой лотка, и с возможностью перемещения

бака и поперек лотка одновременно с перемещением перемешивающего жидкость элемента, при этом последний выполнен в виде плоского ножа, а бак выполнен из прозрачного материала,

2.Устройство по п. 1, отли чающеес я тем, что ограничиваюO щий цилиндр имеет- в поперечном сечении эллиптическую форму,

3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет

5 дополнительньш прозрачный сообщающийся с лотком бак с водой, противолежащий основному баку, и дополнительный нож, при этом цилиндр состо- ит из двух одинаковых плотно сты0 кующихся частей, установленных с возможностью перемещения в противолежащие баки и несущих заключенные в себе ножи.

Изобретение касается исследования процессов, происходящих в жидкое- .ти, а именно моделирования турбулент- . ных областей в стратифицированной жидкости. Целью изобретения является повышение качества моделирования процессов турбулентного перемешивания устойчиво ; с гратифицированной жидкости. Прозрачный поток с одной или с двух противолежащих сторон сообщается с прозрачным баком. В лотке с возможностью перемещения к бакам и от них расположен ограничивающий цилиндр для моделирования дополнител1зного потока, который может состоять из двух частей. В цилиндре расположен нож, совершающий возвратно-поступательное и вращательное движения. После перемешивания объема, заключенного в цилиндре, последний вместе с ножом вьтодят из лотка в бак и исследуют взаимодействие потоков. Для моделирования неустойчивых течений используют ограничивающий цилиндр эллиптической формы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

(flue.i

Составитель Р.Ужвий Редактор А.Лежнина Техред М.Дидык

Заказ 2498/51

Тираж 459

ВНИНПИ Государственного комитета СССР

по.делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

фие.1

Корректор В.Гирняк

Подписное