Способ измерения скорости поверхностного слоя потока жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01P5/00 

Направление течений, «пакости

&qbw i

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости течения жидких сред, имеющих границу раздела газ-жидкость, в различных отраслях промышленности,

Целью изобретения является повышение точности,

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - зависимость частоты колебаний струи газа от скорости движения жидкости; на фиг.ЗаДв - возвратно-поступательное движение струи газа за обтекаемым телом.

Устройство для реализации способа включает в себя регулятор 1 расхода газа, на вход которого подано давление питания (сжатый газ, например, воздух). Регулятор 1 расхода газа соединен с соплом 2. Струя газа, выходящая из сопла 2, действуя на поверхность жидкости 3, образует в ней об- текаемое тело 4. Струя газа за обткаемым телом 4 попадает на термоанемометр 5. соединенный через усилитель-формирователь 6 импульсов с частотомером 7.

Сущность способа заключается в следу- ющйм.

При действии струи газа на поверхность покоящейся жидкости образуется тело, контур которого обтекает появившийся при этом пограничный слой. Если тело хорошо обтекаемое (малый расход газа в сгруе), то в пограничном слое не возникнет вихрь-волна (фиг,За), Тело, а значит, и струя газа за обтекаемым телом имеют устойчивую н-е претерпевающую каких-либо изменений конфигурацию, С увеличением скорости газа в струе тело становится плохо обтекаемым и в пограничном слое образуется волна,

Процесс образования волн является периодическим, повторяющимся через равные промежутки времени. Амплитуда и частота волн зависит от формы тела, сил инерции (плотности обтекаемой жидкости) и касательных напряжений (вязкости обте- каемой жидкости). По мере продвижения волны по пограничному слою на задней кромке тела будут появляться тс впадина (фиг.Зб), то пучность волны (фиг.Зв).и в зависимости от этого угол, образованный повер- хностью жидкости со струей газа за обтекаемым телом, меняется. Струя газа совершает возвратно-поступатзг.ьное движение с частотой, с которой волни) проходят заднюю кромку тела. Поскольку касатель- ные напряжения в пограничном слое зависят от разности между скоростью газа в обтекаемом теле и некоторой характерной скоростью пограничного слоя, то при возникновении течения жидкости скорость пограничного слоя увеличивается, касательные напряжения уменьшаются, Изменяется форма тела, тело становится более обтекаемым. Все это ведет к уменьшению амплитуды и увеличению частоты появляющихся волн, а значит, и к увеличению частоты возвратно-поступательного движения струи газа.

Следовательно, чем больше скорость течения жидкости, тем больше частота возвратно-поступательного движения газовой струи.

Способ осущетвляется следующим образом,

На поверхность контролируемой движущейся жидкости воздействуют струей газа, образуя обтекаемое тело 4. Поверхность обтекаемого тела 4 совершает устойчивые автоколебания. Струя газа за обтекаемым телом 4 совершает возвратно-поступательное движение с частотой, равной частоте автоколебаний поверхности обтекаемого тела. Колебания струи воспринимаются термоанемометром 5. Полученный на термоанемометре 5 электрический сигнал подается на усилитель-формирователь 6 импульсов и измеряется частотометром 7.

Экспериментальная зависимость (фиг.2) получена для авиационного масла с вязкостью равной 0,7 Па с, плотностью - 899 кг/м3 при температуре 20°С. Расход газа в струе был постоянным и равным 4- 03 м3/с. Сопло диаметром 0,004 м наклонено к поверхности движущейся жидкости под углом 70°.

Формула изобретения

Способ измерения скорости поверхностного слоя потока жидкости заключающийся в формировании в жидкости поверхностной волны и определении частоты ее колебаний, по которой судят о скорости потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, поверхностную волну в жидкости формируют с помощью струи газа, направленной под углом к поверхности жидкости, а в качестве измеряемого параметра, по которому о предел я ют частоту колебаний поверхностной волны, принимают частоту возвратно-поступательного движения струй газа после ее взаимодействия с колеблющейся поверхностью жидкости.

С т туч газа

ЗКДКОСТ

.Зпадина волш Обтекаемее тело

t-Г-Г - Пучность волны Обтекаемее тело

Фиг z

tl .:c3, ,,/c

Пограничный слей Обтекаемее тело

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости поверхностного слоя потока жидкости. Целью изобретения является повышение точности. На поверхность движущейся жидкости воздействуют струей газа, образуя обтекаемое тело 4. При этом поверхность обтекаемого тела 4 совершает возвратно-поступательное движение с частотой, равной частоте автоколебаний поверхности обтекаемого тела. Колебания струи воспринимаются термоанемометром 5. Частота выходного сигнала термоанемометра, измеряемая частотомером 7, несет информацию о скорости поверхностного слоя потока жидкости. 3 ил.