Устройство для моделирования обтекания транспортных средств с реактивными движителями Советский патент 1992 года по МПК G06G7/70 

подключенных к блоку 9 питания, к которому подключена и магнитная кабина. Обмотка второго соленоида помещена в магнитопроводе 16, один конец которого размещен внутри обмотки первого соленоида, а другой (расширенный) конец размещен соосно с первым концом за моделью транспортного средства. На срезе второго расширенного конца магнитопровода 16 закреплен круг из диэлектрика, на поверхности которого размещены соосно и эквидистантно катушки 18-20 индуктивности, замкнутые на индивидуальные подстроечные резисторы. Имитаторы тороидальных вихрей в виде кольцевых проводников подключены к блоку питаьчия 9 и размещены вдоль выходящей струи РД между цилиндрическими концами магнитопровода 16. 3 ил.

Изобретение относится к аналогов'ой вычислительной технике и ^ложет быть использовано при исследовании обжигания транспортных средств. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет учета пульсаций скорости струи реактивного движителя. Устройство содержит магнитную кабину, в которой размещена модель 7 транспортного средства с блоками моделирования реактивных движителей, измерительные 2,3 и контролирующие датчики 4-6, связанные с измерительным блоком 10. Каждый блок мо делирОЕ^ания выполнен в виде соленоидов,^^ Очю ю>&го

Изобретение относится к средствам аналоговой вычислительной техники, может быть использовано для решения задач аэрогидромеханики при исследовании обтекания транспортных средств и является усовершенствованием изобретения по авт.ев. Мг 15.09953.

Известно устройство для моделирования обтекания транспортных средств с реактивными движителями, содержащее блок задания магнитного поля, выполненный в виде магнитной кабины, в которой размещены измерительные и контролирующие датчики, подключенные к измерительному блоку, геометрическую металлическую модель транспортного средства, рарположенную в магнитной кабине, геометрическую модель реактивного движителя, выполненную в виде металлического кожуха и двух соленоидов, причем первый соленоид размещен в кожухе реактивного движителя, обмотка второго соленоида реактивного движителя размещена внутри трубчатого Собразного магнитопровода, один конец которого размещен внутри обмотки первого соленоида, соосно с ним, другой конец выполнен в виде раструба, геометрическая ось которого соосно с геометрической осью первого соленоида, обмотка которого подключена к подвижным контактам двухполюсного переключателя, замыкающие контакты которого подключены к одному из подстроечных резисторов, а размыкающие контакты - к выходам питания, в плоскости торца раструба которого размещены соосно п катушек индуктивности, выполненных в виде петель, свернутых в плоские кольца, при этом внутренние витки каждого вещества плоского кольца примыкают вплотную к наружным виткам внутреннего плоского кольца, выводы каждой из катушек индуктивности подключены к соответствующим подстроечным резисторам, металлические кожухи реактивных движителей и трубчатые С образные магнитопроводы выполнены со сквозными прорезями вдоль образующей.

Недостаток данного устройства состоит в тОм, что при помощи этого устройства невозможно решить задачу исследования обтекания транспортных средств с учетом

пульсации скорости в струе реактивного движителя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем увеличения круга решаемых задач.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования обтекания транспортных средств с реактивными движителями, содержащее блок задания магнитного поля, выполненный в виде

магнитной кабины, в которой размещены измерительные и контролирующие датчики, подключенные к измерительному блоку, геометрическую металлическую модель транспортного средства, расположенную в

магнитной кабине, геометрическую модель реактивного движителя, выполненную в ви-, де металлического кожуха и двух соленоидов, причем первый соленоид размещен в кожухе рективного движителя,обмотка второго соленоида реактивного двигателя размещена внутри трубчатого С-образного магнитопровода, один конец которого размещен внутри обмотки первого соленоида соосно с ним, другой конец выполнен в виде

раструба, геометрическая ось которого соосна с геометрической осью первого соленоида, обмотка которого подключена к подвижным контактам двухполюсного переключателя, замыкающие контакты которого

подключены к одному из подстроечных резисторов, а размыкающие контакты - к выходам питания, в плоскости торца раструба которого размещены соосно п катушек индуктивности, выполненных в виде петель,

свернутых в плоские кольца, при этом внутренние витки каждого вещества плоского кольца примыкают вплотную к наружным виткам внутреннего плоского кольца, выводы каждой из катушек индуктивности подключены к соответствующим подстроечным резисторам, металлические кожухи реактивных движителей и трубчатые С-образные магнитопроводы выполнены со сквозными прорезями вдоль образующей, дополнительно введены имитаторы тороидальных вихрей в виде кольцевых проводников, которые подклнэчены к блоку питания и размещены вдоль выходящей струи движителя между цилиндрическими концами магнитопровода, причем радиус YO колец кольцевых проводников и шаг их размещения ЛХ находят из соотношений

YO bo + А

,

В--

X,

Уоо

1 +

Сс

где bo - радиус сопла движителя;

X - расстояние от среза сопла до кольцевого проводника;.

Voo- скорость набегающего потока;

Сс - скорость истечения струи;

А ОдляХ 9Ьо

Voo Л

Сс

и А 0.066X , для Х 9Ьо;

Уоо

1 + Сс

В 0,41 для Х«9Ьо и В 0,33 для X 9Ьо.

Таким образом, за счет использования имитаторов тороидальных вихрей, позволяющих исследовать обтекание транспортных средств с учетом пульсации скорости в струе реактивного движителя, расширяются функциональные возможности устройства. Струя представляет собой протяженную область течения, и пульсации скорости (и давления), возникающие в этой струе, оказывают значительное влияние на течение потока: искривление линий тока, изменение формы поперечного сечения потока. Имитация тороидальных вихрей производится Т1ри помощи магнитного потока, наведенного электрическим током кольцевых проводников..

На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 имитатор тороидальных вихрей; на фиг.З схема наметки катушек индуктивности.

Устройство содержит блок 1 задания магнитного поля, в котором размещены измерительные и контролирующие датчики 26, металлическая модель 7 транспортного средства, несущие поверхности которой через электроды 8 (не показаны), моделирующие пелену свободных вихрей, подключены к выходам блока 9 питания, измерительные и контролирующие датчики 2-6 соединены

с входами измерительного блока 10. Блок моделирования реактивного движителя выполнен в виде соленоидов, выводы обмоток которых подключены к выходам блока 9 питания. Блок реактивного движителя имеет первый 11 и второй 12 соленоиды. Соленоид 11 закреплен на модели 7 транспортного средства в металлическом кожухе 13 реактивного движителя. Форма кожуха 13 воспроизводит форму движителя. Выводы обмоток соленоида 11 соединены с блоком питания через подвижные контакты двухпозиционного переключателя 14, замыкающие контакты которого подключены к

5 подстроечному резистору 15.

Обмотка соленоида 12 помещена в магнитопроводе 16, один цилиндрический конец которого размещен внутри обмотки соленоида 11, а второй цилиндрический конец расширен и размещен соосно первому концу за металлической моделью 7, транспортного средства. Магнитопровод 16 выполнен в виде трубы из электропроводного диамагнитного материала, и вектор магнитной индукции, создаваемый соленоидом 12, вблизи стенки магнитопровода всегда направлен по касательной к стенке. Для усиления магнитного потока в магнитопроводе 16. а также в проточном канале движителя

0 может быть использован ферромагнитный материал, помещенный внутрь магнитопровода и проточного канала движителя.

На срезе второго цилиндрического конца 17 магнитопровода размещены соосно и

5 эквидистантно катушки 18-20 индуктивности с намоткой в виде плоских колец, при этом разность наружного и внутреннего радиусов плоских колец постоянна и витки соседних катушек расположены плотно

0 один к другому. Выводы каждой катушки индуктивйости замкнуты на индивидуальные подстроечные резисторы 21-23. Катушки индуктивности позволяют получить входящий в Магнитопровод 16 поток с задаваемым по сечению профилем векторов магнитной индукции за счет возможности регулировки индукционных токов а катушках при помощи подстроечных резисторов. Металлическая модель 7 транспортного

0 средства, металлический кожух 13 движителя и Магнитопровод 16 выполнены из электропроводного диамагнитного материала. Кожух 13 и Магнитопровод 16 имеют сквозные продольные прорези 24 (не показаны) и

5 2В для размыкания индукционных токов, препятствующих прохождению переменного магнитного потока через их внутренние каналы.

ИмитатЬры тороидальных вихрей в виде кольцевых проводников 26-28 подключены

к блоку 9 питания и размещены вдоль выходящей струи движителя между цилиндрическими концами магнитопровода 16. На начальном участке струи от среза сопла до кольцевого проводника, равном 9Ьо, радиус YO колец кольцевых проводников (центровой окружности тора) равен радиусу Ьо начального сечения струи YO Ьо. Расстояние между кольцевыми проводниками А X на этом участке (X 9 Ьо) определяется из соотношения

1 +1 +

Сс

где В 0.41:

д - радиус струи движителя в спутном следе (транспортное средство движется).

Voo

1 a

Voo

1 +

где д - радиус затопленной струи ,д при X 9Ьо.

Для основного участка струи радиус Yo колец проводников (центровой окружности тора) составляет достоянную долю радиуса струи д , равную 0,3. Тогда, если источником струи считать не точку, а сопло с радиусом Ьо, справедливо выражение

Yo bo + 0,. .

При д и для движения струи попутно внешнему потоку (транспортное средство движется в противоположную струе сторону) радиус определяют по формуле

/00

Ьо 4-0,22 0,3

Voo

1 +

тг

Voo

1 - X bo + А ,

Ьо -t- 0.066

Voo СГ

Voo

1

где А 0,066

X.

Voo Сс

Расстояние между кольцевыми проводниками на основном участке (при X 9Ьо)

определяют из соотношения

1 +

1 +

Устройство работает следующим образом.

В блок 1 устанавливают блок моделирования реактивного движителя, содержащий соленоид 11, помещенный в кожухе 13, и

соленоид 12, помещенный в магиитопроводе 16, Включают блок 9 и с его выходов подают питание на обмотку магнитной кабины и на обмотки соленоидов.

Настройку режима работающего двигателя производят следующим образом. Измерительный датчик 4 устанавливают перед входным отверстием кожуха 13 для настройки входящего в движитель потока на заданный режим. Вначале измеряют

измерительным индукционным датчиком 3 величину индукции невозмущенного потока. По заданному коэффициенту расхода К потока

Boo

определяют необходимую величину индукции входного потока Ввх К -ВОР и регулировкойтока в соленоиде 11 добиваются этой величины, замеряемой контролирующим датчиком 6. При этом, если коэффициент расхода К больше единицы, то с помощью переключателя 14 соленоид подключают к

блоку питания, а если коэффициент расхода К меньше единицы (режим моделирования более высоких скоростей движения транспортного средства), то обмотку соленоида подключают к подстроечному резистору 15.

Далее производят настройку на заданный режим выходящей струи движителя. По заданной удельной тяге Куд, выраженной через разность скорости истечения струи Сс и скорости полета Voo, Куд - Сс Voo , находят величину индукции, пропорциональную скорости истечения струи Сс. которую устанавливают регулировкой тока в соленоиде 12 по показаниям датчика 5. Затем в исследуемой области течения размещают кольцевые проводники.26-28 (имитаторы тороидальных вихрей),, от блока 9 питания запитывают последовательно каждый из кольцевых проводников 26-28 и добиваются подбором величины токов обеспечения циркуляции Г, равной Г пго где АО - параметр завихренности, равный 2 при расстоянии X до кольцевого проводника, меньшем 9 радиусов сопла bo, и равный 2,27 при расстоянии X до кольцевого проводника, большем 9 радиусов сопла bo; Го - радиус сечения вихревого тора (фи.г.2); V - местное значение относительной скорости обтекания вихревого тора на расстоямии YO, определенное из выражения А/ 1-5 v () 12,4 be при Vm Сс X Контроль обеспечения циркуляции заданной величины осуществляют контролирующим датчиком 2 на расстоянии го от кольцевого проводника (фиг.2). При этом для определения величины скорости, индуцированной вихревым тором на расстоянии Го, подставляем выражение циркуляции r fVsdl, где I - элемент контура S с радиусом Го. Так как контур представляет собой окружность радиусом Го, то циркуляция скорости по данной окружности равна По 2 П-о V Ф о р м у л а и 3 о б р е те н и я Устройство для моделирования обтекания транспортных средств с реактивными движителями по авт.св. Nfe 1509953, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, области применения устройства путем учета пульсаций скорости струи реактивного движителя, в него введены имитаторы тороидальных вихрей в виде кольцевых проводников, которые подключены к дополнительным выходам питания и размещены вдоль выходящей струи движителя между цилиндрическими концами магнитопровода, причем радиус YO колец кольцевых проводников и шаг их размещения АХ определяются соотношениямиYo bo + A, Ах В где Ьо - радиус сопла движителя; X - расстояние от среза сопла.до кольцевого проводника; Vco- скорость набегающего потока: Сс - скорость истечения струи; А О для X 9Ьо и Voo X для Х 9Ьс А 0,066 ,41дляХ 9 и В 0,33 для Х 9Ьо.