Способ исследования пристенных характеристик турбулентного потока жидкости Советский патент 1990 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к области гидродинамических измерений и предназначено для регистрации пристенных пульсационных характеристик турбулентных потоков.

Цель изобретения - повышение точности измерения спектра пульсации напряжения вязкого трения и расширение области применения за счет возможности измерения спектра пульсаций перпендикулярного к твердой поверхности градиента давления.

На чертеже приведены результаты измерений амплитуд спектра пульсаций тока для низкочастотной части кривых.

Пересчет измеренных спектров пульсаций тока к спектрам гидродинамических характеристик производится по формуле, которая обобщает формулу:

С

,L) 1 5Ј(ы) J (uj)

ta 100 5 5

. ., . . |ВЕЯ

1 LSCvp(uO(1)

iT 51

где S, (ш) - спектр пульсаций нормального градиента давления} (ш) - взаимный спектр пульса-

ций трения и градиента давления.

С Јъ СЛ

05

К

Имея результаты измерений спектров пульсаций тока на трех электродах, различной протяженности L, полученные в одинаковых гидродинамических условиях, и используя формулу (1), составляют систему трех линейных уравнений, решение которой позволяет определить три искомые неизвестные: спектр пульсаций напряжения вязкого. трения S (ы), спектр пульсаций нор- , мального к поверхности градиента дав

ления Зор(ы), а также взаимный спектр пульсаций трения и градиента давления ()(w).

Возможность определения по результатам измерений спектров пульсаций тока как спектра пульсаций трения, так и спектра пульсаций градиента давления связана с тем, что относительный вклад в пульсации тока от пульсаций градиента давления увеличивается по мере увеличения протяженности электрода вдоль потока L, Так как длина измерительного электрода должна удовлетворять условию малости по сравнению с длиной стабилизации турбулентного диффузионного слоя: L Lgx, то критерием эффективности предлагаемого способа фактически служит соотношение длины входного участка L 8x и длины L,.,, характерного электрода для которого вклад в пульсации тока от пульсаций трения примерно равен вкладу от пульсаций градиента давления.

Метод будет эффективным, если L. меньше длины стабилизации турбулентного диффузионного слоя L Bx не менее чем в двадцать пять раз, Используя формулу (1), можно показать, что;

() 5

0

гательным электродом (анод) служит платиновая сетка с площадью поверхности в 100 раз большей катодов, расположенная на выходе из ячейки.

Протекание электролита осуществляется за счет разнесения по высоте двух стеклянных емкостей и дополнительного наддува инертным газом в верхний сосуд.

Измерение спектров пульсаций тока проводят последовательно для каждого электрода при одной и той же температуре электролита и идентичных гидродинамических условиях (Re 5600, 220 дин/см2).

Для получения спектральных характеристик пристенных флуктуации гидродинамической скорости используют ЭВМ Искра 2.26.7, которая позволяет проводить автоматизированную регистрацию и статистическую обработку пульсирующего сигнала. На чертеже изображены нормированные на квадрат српнего значения спектры пульсаций тока, измеренные на каждом электроде

Для длины стабилизации турбулентного диффузионного слоя получают:

Изобретение относится к гидродинамическим измерениям и предназначено для регистрации пристенных пульсационных характеристик турбулентных потоков. Целью изобретения является повоышение точности за счет измерения и учета пульсаций нормального к твердой поверхности градиента давления. О пристенных характеристиках турбулентного потока жидкости судят по соотношению амплитуд спектров пульсаций предельного тока, измеренных на каждом из электродов, число не менее трех, а длина вдоль потока одного из электродов превышает толщину вязкого подслоя не менее чем в двадцать пять раз. 1 ил.

10

(хТУ2

3 L 20 W

-15L

v

(2)

где(и) 10( , (07)1 и (О ) 11г - величины продольной и нормальной составляющей пульслционной скорости на внешней границе вязкого подслоя, В реальных условиях Ьвх

500L , т.е. L примерно на полтора порядка меньше L8X.

Пример. Измерения пульсацион- ных характеристик проводят в проточной электрохимической ячейке, представляющей собой канал с проходным сечением прямоугольной формы размером 0,7 х 0,12 см, сделанный из органического стекла. Электролитом служит водный раствор, содержащий йод и йодистый калий, плотностью р 1,23 г/см3, вязкостью ) 0,77

см7/с и коэффициентом диффузии D 1,14 -1 0 5см2/с (замеры выполняют при 20°С), Три измерительных электрода (катоды), расположенные заподлицо

с твердой стенкой, имеют прямоуголь- ную форму с длиной по потоку соответственно 0,065, 0,03 и 0,01 см и ыи риной каждого из них ЭЭ4 см. Вспомо вх

90(V/D)V4 L 500LV

-4

23,4 -10 см„

5

5

е

-

Следовательно,длина даже самого большого электрода в 20 раз меньше длины стабилизации турбулентного диффузионного слоя LBx.

Результаты измерений нормированных на квадрат среднего значения амплитуд спектров пульсаций тока для низкочастотной части кривых, следующие: при длине электродов, L-104 см, 650, 300 и 100 амплитуды нормированного спектра, В -10 с, соответственно равны 6.5, 2,6 и 2,0. Как видно, нормированный спектр пульсаций тока существенно зависит от протяженности электрода по потоку.

Обработка экспериментальных данных по предлагаемому способу следующая. В проведенных экспериментах корреляционная длина гидродинамических пульсаций поперек потока L , которая примерно равна , существенно меньше протяженности электрода поперек потока И:

решение которой позволяет определить амплитуды спектров пульсаций напряжения вязкого трения X,, нормального градиента давления X и взаимного спектра Х3. умноженные на поперечную длину корреляции гидродинамических пульсаций L (г):

s

-

f1

Lv Svp 7

a: 1,9

слои,

тличающийся тем,

что, с целью повышения точности за счет измерения и учета пульсаций нормального к твердой поверхности градиента давления, измерения проводят не менее чем на трех электродах, длина вдоль потока одного из электродов превышает толщину диффузионного слоя не менее чем в двадцать пять раз, а о спектре пульсаций нормального градиента давления судят по соотношению амплитуд спектров пульсаций предельного тока, измеренных на каждом из электродов.

Ц.Щ