Устройство для ввода трассирующего состава в спутное течение испытуемого объекта Советский патент 1992 года по МПК G01M10/00 

Изобретение относится к технике гидродинамических исследований и может быть использовано для введения трассирующего состава постоянной концентрации в спутное течение испытуемого объекта с целью визуализации процесса его развития и исследования распределения концентрации состава в спутном течении.

Целью изобретения является повышение качества исследований путем поддержания постоянной концентрации состава на выходе из промежуточной емкости.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Устройство содержит опытовый бассейн 1, заполненный текучей средой (водой), с поверхностью 2 раздела вода - воздух и - исследуемой жидкости 3, заполняющей бассейн, площадку 4 над поверхностью воды для размещения отдельных узлов устройства и работы оператора, закрепленную к

стенкам бассейна, рельсовые пути 5, проложенные вдоль бассейна и удерживаемые фермовыми конструкциями, буксировочную тележку 6 двигающуюся по рельсовым путям при помощи гидропривода, буксировочный нож 7, соединяющий испытуемое подводное тело 8 с буксировочной тележкой 6. 8 - подводное тело, создающее при движении спутное течение, 9 - промежуточную емкость тела 8 для суспензии трассирующих частиц, расположенную в области максимума миделевого сечения тела, радиальные отверстия 10 в подводном теле 8 соединяют заднюю камеру 21 промежуточной емкости 9 с окружающей тело средой в области миделевого сечения, носовое отверстие 11 со- единяет переднюю камеру 20 промежуточной емкости 9 с окружающей тело средой, выполняющее функцию - напорного, а загрузочная трубка 12, вставленная перед движением тела в загрузочное отверсл

с

VJ

VJ о чэ VI

стие 22 обеспечивает подачу суспензии в заднюю камеру 21 промежуточной емкости 9. Шланг 13 соединяет загрузочную трубку с патр убком вентиля 14, присоединенного патрубком с одной стороны к шлангу 13, с другой - к бачку 15 с суспензией 17. Стационарный бачок 15 для суспензии закреплен к площадке 4 в надводном положении. Из него перед осуществлением движения тела открытием вентиля 14 загружа- ют в заднюю камеру 21 промежуточной емкости 9 суспензию и после этого закрывают вентиль. При помощи держателя 16 загрузочной трубки 12 последняя перед загрузкой суспензии в ем- кость вводится, а после загрузки извлекается из загрузочного отверстия 11 и закрепляется к площадке. Мешалка 18 служит для перемешивания суспензии 17 перед загрузкой в емкость, при использовании частиц с удельным весом, отличным от растворяющей жидкости, непроницаемая податливая перегородка 19 разделяет промежуточную емкость 9 на переднюю и заднюю камеры 20 и 21. Передняя камера промежуточной емкости 9 включает только носовое отверстие, выполняющее функцию - напорного, а задняя камера 21 промежуточной емкости 9 включает радиальные отверстия 10 и загрузочное отвер- стие 22, через которое вводят в емкость загрузочную трубку 12 для загрузки суспензии. Обратный клапан 23 установленный с внутренней стороны тела у загрузочного отверстия, открывается во внутрь тела нажа- тием на его внешнюю часть загрузочной трубкой и закрывается под действием сил упругости материала для предотвращения выдавливания суспензии из емкости через загрузочное отверстие при движении моде- ли.

Устройство работает следующим образом.

За 1-2 мин до начала осуществления движения погруженного в текучую среду те- ла 8. находящегося на старте, при помощи держателя 16, вставляют загрузочную трубку 12 в загрузочное отверстие 22, при этом нажатием загрузочной трубки 12 на обратный клапан 23 он открывается. При даль- нейшем продвижении трубки в емкость она несколько корректирует положение перегородки для восстановления ее в начальное положение. Мешалкой 18 перемешивают суспензию 17 в сосуде 15, открывают вен- тиль 14 и под гидравлическим напором, обусловленным разностью уровней суспензии в сосуде 15 и жидкостью 3 в бассейне, суспензия загружается из сосуда 15 по шлангу 13 и загрузочной трубке 12 в заднюю

камеру 21 промежуточной емкости 9. При появлении суспензии на выходе из всех радиальных отверстий 10 закрывают вентиль 14, держателем 16 извлекают загрузочную трубку 12 из загрузочного отверстия 22 и закрепляют к платформе 4 в стороне от траектории движения тела 8. После извлечения загрузочной трубки 12 из загрузочного отверстия 22 обратный клапан 23 под действием сил упругости материала закрывает загрузочное отверстие с внутренней стороны. Осуществляют движение тела Збуксиро- вочной тележкой 6 через нож при помощи гидропривода. При движении тела в текучей среде повышается давление среды у лобовой части, Повышенное лобовое давление, через лобовое напорное отверстие 11 переднюю камеру 20 емкости 9 и непроницае- мую податливую перегородку 19, передается суспензии, находящейся в задней каме- ре 21 ёмкости 9. Одновременно при движении тела в текучей среде понижается давление на боковых стенках тела (см. тот же источник с. 34-35) в области радиальных отверстий 10. Разностью лобового и миде- левого давлений суспензия выдавливается через радиальные отверстия в пограничный слой тела. При этом текучая среда через лобовое напорное отверстие 11 втекает в переднюю камеру 20 емкости 9, увеличивая ее обьем, путем сдвига непроницаемой податливой перегородки 19 в сторону задней части емкости 9, уменьшая заднюю камеру 21 емкости 9, т.к. суспензия выдавливается через отверстия. Поскольку перегородка 19 непроницаемая, смещения суспензии с внешней текучей средой в емкости 9 не происходит. Турбулентностью частицы в по- гранслое перемешиваются и затем вместе с возмущенной текучей средой стекают - с поверхности тела и образуют спутное течение, заполненное трассирующими частицами, контрастно выделяющееся на фоне чистой текучей среды. При этом на всем протяжении рабочего участка, где двигалось тело, концентрация трассирующих частиц в суспензии на выходе из радиальных отверстий будет постоянной, в силу того, что напорный поток текучей среды, втекающий в промежуточную емкость, не смешивается с суспензией трассирующих частиц, так как они разделены непроницаемой податливой перегородкой.

Использование данного технического решения позволяет повысить качество эксперимента, так как концентрация трассирующих частиц в суспензии на выходе из отверстий постоянна. Кроме того, оно позволяет проводить качественно новые исследования по выявлению закономерностей распределения концентрации примеси в спутном течении.

Формула изобретения Устройство для ввода трассирующего состава в спутное течение испытуемого объекта, содержащее стационарный сосуд с трассирующим составом в виде суспензии и устройством для ее перемешивания и выполненную в испытуемой модели в области ее миделевого сечения промежуточную емкость, сообщенную с окружающей текучей средой через носовое и радиальные отверстия, а с сосудом - через переносную загрузочную трубку, отличающееся тем, что, с целью повышения качества исследований путем поддерживания постоянной концентрации трассирующего состава на

выходе из промежуточной емкости, устройство снабжено вертикальной непроницаемой податливой перегородкой, размещенной в промежуточной емкости у ее передней стенки и разделяющей ее на две

камеры, и выполненным в верхней стенке модели возле перегородки загрузочным отверстием с обратным клапаном, причем передняя камера включает носовое отверстие, выполняющее функцию напорного, а задняя -загрузочное и радиальные отверстия.

Использование: в гидродинамических исследованиях. Сущность изобретения: в стационарном сосуде с трассирующим составом в виде суспензии установлено устрво для ее перемешивания. В испытуемой модели в области ее миделевого сечения выполнена промежуточная емкость, сообщенная с окружающей текучей средой через носовое и радиальные отверстия, с сосудом - через переносную загрузочную трубку. Вертикальная непроницаемая податливая перегородка размещена в промежуточной емкости у ее передней стенки и разделяет ее на две камеры. В верхней стенке модели выполнено возле перегородки загрузочное отверстие с обратным клапаном. Передняя камера имеет носовое отверстие, выполняющее функцию напорного, задняя - загрузочное и радиальные отверстия. 2 ил.

33

/rfr

,дДЬ .„ /

V Ю 9 8

nfnQg,

Фиг

Фиг. г