Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости Советский патент 1990 года по МПК F15D1/02 

Изобретение относится к области гидромеханики и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях.

Цель изобретения - увеличение времени существования стратификации.

На фиг,1 изображен гидродинамический лоток, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Гидродинамический лоток содержит кольцевой канал 1, заполненный стратифицированной жидкостью, в котором расположены рабочая часть 2, отстойная часть 3 и секция 4, предназначенная для создания сдвигового течения.

В секции 4 установлены ротор 5 с насаженными на него дисками 6 и 7 и

жестко связанные с внутренней стенкой 8 канала 1 пластины 9 и 10. Ротор 5 кинематически связан с расположенным вне канала 1 приводом 11, расположенным под каналом 1 на независимом основании (не показано). Для свя и ротора 5 с приводом 1I в дне канала I выполнено круглое отверстие с трубой 12. Ротор 5 выполнен в виде стакана 13, внутренний диаметр которого превышает наружный диаметр трубы 12, К дну стакана 13 прикреплен гладкий вал 14, связанный с приводом II посредством клиноремен- ной передачи 5 через шкивы Ь и 17, В других вариантах нсполнышя привод 11 может располагаться над каналом I, В этом случае ротор 5 выполняется в виде гладкого вала,

СП

ОЭ 0

00

Нечетные диски 6 предназначены для разделения жидкости в секции 4 кана- ha 1-на горизонтальные слои и послойного увлечения находящейся в этих слоях жидкости в ламинарное движение за счет действия вязких сил. При этом расстояние между дисками 6 выбрано из условия, чтобы число Рейнольдса, характеризующее течение в слое, не пре- вышало критического.

Нечетные пластины 9 доходят до соответствующих нечетных дисков 6, а четные пластины 10 частично расположены между нечетными дисками 6, при- чем край их доходит до края соответствующих им по высоте четных дисков 7, Обращенный к дискам 6 и 7 край пластин 9 и 10 выполнен в форме дуги. При этом переменная по ширине длина 1 пластин 9 и 10 выбрана в соответствии с соотношением

1 В - (R + сГ), где В - расстояние от оси ротора 5 до

внутренней торцовой стенки 8 канала 1:, R - радиус соответствующего диска

ротора 5:, (Г - гарантированный зазор между

диском ротора 5 и пластиной 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

Установленные в секции 4 нечетные диски 6 разделяют жидкость на слои. При вращении дисков 6 и 7 вследствие передачи крутящего момента от привода 11 за счет вязких сил происходит вовлечение слоев жидкости в движение, При этом скорость движения слоев в секции 4 определяется главным образом скоростью вращения дисков 6 и 7. Поскольку радиусы четных дисков 7 меняются от слоя к слою, то и ширина слоев меняется от слоя к слою. После прохождения через диски 6 и 7 слои плавно растекаются до ширины канала I, Плавное растекание слоев ведет к

изменению их скорости, причем слои наименьшей ширины в результате растекания замедляются в большей степени, а слои большей ширины - в меньшей стпени. Это приводит к возникновению сдвигового течения. Затем сформировавшееся сдвиговое течение поступает в отстойную часть 3, предназначенную для улучшения его структуры. В частности, здесь происходит гашение не- однородностей профиля течения с масштабами порядка толщины дисков 6 и 7, После прохождения через отстойную часть 3 поток поступает п рабочую часть 2, откуда после проведения исследования жидкость снова направляется в секцию 4, Формула изобретения

Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости содержащий кольцевой канал, в котором установлен по крайней мере один ротор с насаженными на него горизонтальными дисками, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью увеличения времени существования стратификации, в лотке ошюзитно дискам ротора установлены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков ротор;), а длина i пластин выбрана в соответствии с соотношением 1 В - (R + сг) , где В - расстояние от оси ротора до внутренней торцовои стенки канала;

R - радиус соответсгвующего диска ротора; с - гарантированный чачор между

диском ротора и пластиной, причем радиус нечетных дисков ротора выбран постоянным, большим радиуса любого из четных дисков, а радиусы четных дисков ротора выбраны переменными.

Изобретение относится к гидромеханике и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях. Целью изобретения является увеличение времени существования стратификации. Для этого в гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений стратифицированной жидкости, содержащий кольцевой канал, в котором установлен ротор с насаженными на него горизонтальными дисками, введены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков, причем каждая пластина перекрывает канал от внутренней стенки до соответствующего диска, нечетные диски имеют радиусы, превосходящие радиусы соседних четных дисков, а радиусы четных дисков различны. 2 ил.

;sЛгг

Составитель В.Яковенко Редактор Е.Папп Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Заказ 1210

Тираж 519

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ФиН Л-Л

6 6

69 Ю

/ЦfyTL-.L-J- Л kwjA V .ffi S jSSVV V

г г у -ТуУОТ-. Л-ifj, УГууТУУЗ лТл

т.у, ,r.у -:-:-ут//////|

V AXXNXV А -АЧЧ4 .Vts70sXX

Ш.

rvaw,.

зг:

//;////. /4 чччч у -учхххучуччхчххх У,, . Я1ЧЧЧ. У Х ч СЧ Х

«.х-У.УЧ СУ

1 к

-11. . f t («( СVewf (W( (

ад $5уЖш

з I VSSiv л ,S)

Y/, ///Y//// r.l

Щ

Подписное