Способ электрического моделирования циркуляционного обтекания тел, на основе электрогидродинамической аналогии, при использовании электролитической ванны, фольги и электропроводной бумаги Советский патент 1962 года по МПК G06G7/44 G06G7/57 

Известны способы электрического моделирования на основе электрогидродинамической аналогии.

Предлагаемый снособ электрического моделирования циркуляционного обтекания тел на основе злектрогидродинамической аналогии при использовании электролитической ванны, фольги и электропроводной бумаги отличается от известных тем, что для определения картины поля и его скоростей при пространственном обтекании тел циркуляционным потоком жидкости модель вытачивают из диэлектрика и вместе со встроенным в нее тороидальным трансформатором погружают в электролитическую ванну. Электроды ванны подключают к источнику переменного напряжения, синфазного с вихревым электрическим полем, созданным встроенным тороидальным трансформатором, а интенсивность вихревого поля согласуют с электрическим лолем, созданным электродами ванны, в соответствии с условием Жуковского-Чаплыгина.

Для моделирования обтекания решетки крыловых профилей и обтекания крыловых профилей, расположенных вблизи свободной поверхности жидкости, создают вихревое электрическое ноле несколькими тороидальными трансформаторами, сердечники которых имеют разрез, модели крыловых профилей вырезают в листах фольги, а внешнее потенциальное электрическое поле создают отдельным трансформатором.

Для Jмoдeлиpoвaния циркуляционного обтекания на-правляюших насадок в условиях работы гребного винта вихревое электрическое поле создают тороидальным трансформатором, а электрическое поле, анало№ 148279-2гичное полю скоростей, созданному гребным винтом,- системой электродов клиновой электролитической ванны.

На фиг. 1 показано расположение тороидального трансформатора и модели кольцевого крыла (направляющей насадки); на фиг. 2 - схема установки, предназначенной для решения плоских задач с применением электропроводной бумаги; на фиг. 3 - расположение модели в электролитической ванне С наклонным дном (длиновой ванне).

Описываемый способ основан на применении квазистационарного вихревого электрического поля, аналогичного циркуляционному потоку жидкости, что позволяет непосредственно без применения дополнительных шин реализовать на модели вихревую схему Жуковского. В случае одиночного профиля вихревое электрическое поле создается с помощью одного тороидального трансформатора, сцепленного с моделью, а в случае решетки профилей - системой таких трансформаторов. Согласование полей, в соответствии с условием Жуковского-Чаплыгина, не требует последовательных приближений и не вызывает затруднений при моделировании решетки профилей.

Сопоставляя соответствующие величины, характеризующие индукционное электрическое поле электромагнита, включенного в цепь переменного тока, в однородной цроводящей среде и в толе скоростей в циркуляционном потоке, установлена полная аналогия этих полей вне их вихревого Пространства. В связи с этим, если область пространства, занимаемая проводящей средой, геометрически подобна области течения жидкости, а сердечник электромагнита - вихревому шнуру, то имеет место электрическая модель пространственного циркуляционного потока. Так, например, используя тороидальный трансформатор, моделируется пространственное цоступательно-циркуляционное обтекание кольцевого крыла (направляющей насадки), для чего модель / вытачивается из диэлектрика, в нее встраивается тороидальный трансформатор 2 и все устройство погружают в электролитическую ванну, электроды которой подключают к источнику переменного напряжения, синфазного с вихревьш электрическим полем, созданным трансформатором 2, а интенсивности вихревого и потенциального созданного электродами ванныполей согласуют в соответствии с условием ЖуковскогоЧаплыгина.

При моделировании с применением электропроводной бумаги (решение плоских задач электрического моделирования) используются звуковой генератор 3, электрическая модель 4, тороидальный трансформатор 5, шины б и 7, реохорд 8 (), переменное сопротивление 9, необходимое для согласования .вихревого электрического поля и внешнего поля, созданного шинами, двойной зонд 10, двухполюсные переключатели // и /2 и усилитель 13 с индикатором, Изменяя напряжение, снимаемое двойным зондом, находят проекцию средней напряженности -поля между иглами на прямую, проходящую через них -г-

1000 (.

где Л - число делений, отсчитанное ло реохорду, если их общее число равно 1000; s - циркуляция вектора Е по контуру, окружающему вырез./4 крылового профиля; Ы - база зонда; i - сопротивление магазина 15 сопротивлений.

Согласование полей в соответствии с условием Жуковского-Чаплыгина достигается путем изменения фазы и интенсивности потенциального поля. С этой целью двойной зонд, имеющий базу порядка 0,5 мм, располагают у задней кромки профиля так, чтобы его иглы оказались

N-.R,

по обе стороны от выреза 14. Чем ближе они к острию выреза и чем меньше база зонда, тем точнее производится согласование ПОлей.

Описываемый способ может быть использован также для моделирования циркуляционного обтекания как одиночного профиля, так и решетки профилей с применением фольги, что упрощает изготовление моделей (модели вырезаются в фольге) и технику эксперимента. В этом случае сердечник каждого тороидального трансформатора должен иметь разрез, а внешнее Поле создают отдельным трансформатором. Согласование полей предшествует их фазировка. При этом имеется возможность моделирования обтекания крыловых профилей вблизи свободной поверхности жидкости (подводные крылья) в предположении, что скорость их достато-но велика.

Для моделирования циркуляционного обтекания направляюших насадок в условиях работы гребного винта используют клиновую электролитическую ванну (ванну с наклоненны.м дном 16), система электродов которой создает электрическое поле, аналогичное полю скоростей, а вихревое электрическое поле создают тороидальным трансформатором 17, проходяшим сквозь исследуемую модель 18 насадки.

Предмет изобретения

1.Способ электрического моделирования циркуляционного обтекания тел па основе электрогидродинамической аналогии при использовании электролитической ванны, фольги и электропроводной бумаги, отличающийся тем, что, с целью определения картины поля и его скоростей при пространствеппом обтекании тел циркуляционным потоком жидкости, модель вытачивают из диэлектрика и вместе со встроенным в нее тороидальным, трансформатором погружают в электролитическую ванну, электроды которой подключают к источнику переменного напряжения, синфазного с вихревым электрическим полем, созданным встроенным тороидальным трансформатором, а интенсивность вихревого поля согласуют с электрическим полем, созданным электродами ванны, в соответствии с условием Жуковского-Чаплыгина.

2.Способ по п. 1, от л и ч а ЮШи и с я тем, что, с целью моделирования обтекания решетки крыловых профилей и обтекания крыловых профилей, расположенных вблизи свободной поверхности жидкости, создают вихревое электрическое поле несколькими тороидальными трансформаторами, сердечники которых имеют разрез, модели крыловых профилей вырезают в листах фольги, а внешнее потенциальное электрическое поле создают отдельным трансформатором.

3.Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что, с целью .моделирования циркуляционного обтекания направляющих насадок в условиях работы гребного винта, вихревое электрическое поле создают тороидальным трансформатором, а электрическое поле, аналогичное полю скоростей, созданному гребным винтом,-системой электродов клиновой -Электролитической ванны.

-3-ЛЬ 148279

;/

18