СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ СКОРОСТЕЙ ПОТОКА ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ Советский патент 1971 года по МПК G01P5/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть иснользовано в работах, связанных с исследованиями в области гидроаэродинамики.

Известны способы онределения нрофиля скоростей нотока жидкостей в трубе но сечению нутем посылки в поток зондирующих ультразвуковых волн.

Однако эти способы дают некоторую интегральную .характеристику профиля скоростей иотока, а не сам профиль.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что источник излучения последовательно неремсщают в выбранном сечении трубы перпендикулярно направлению излучения, измеряют отклонения характеристик движения ультразвуковой волны, иосылаемой в плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через ось трубы, определяют площади сечений пространственной эпюры скорости в нлоскостях движеиия ультразвуковой волны и по полученному набору площадей сечений и расстояниям плоскостей движения ультразвуковой волны до оси трубы получают ирофиль скоростей потока жидкостп по сечению.

Па фиг. 1 изображена ирострапственпая Эпюра скорости и сечение ее плоскостью, параллельной плоскости, проходящей через ось трубы; на фиг. 2 - график зависимости площади сечений Sy пространственной эпюры скорости от расстояния у плоскостн, проходящей через ось трубы; на фиг. 3 принципиальная схема измерения 1лощади сечения пространственной эпюры скорости.

Введем систему координат oxyz так, чтобы ось ох совпадала с осью трубы, ось оу - в продольпой плоскости трубы, а oz - в поперечной плоскости.

Скорость V двил ;ения частицы жидкости будет направлена вдоль оси ох.

В общем случае управление профиля скоростей можно пердставить в виде некоторой функцап (f от K(jO|x.UiHarbi //, т. о.

(г/)

Пространственная эпюра скоростей в круглой цилиндрической трубе нредставляет собой фигуру вращения, поверхность которой образоваиа вращением профиля скоростей ABCD,

лежащего в плоскости хоу вокруг оси ох (фиг. 1).

Если для нростанственной эпюры взять набор сечений плоскостями, параллельными некоторой фиксированной илоскостп xoz. то нлощади Sy этих сечений будут некоторыми ф ункциями / от координаты у, т. е. ния, в следовательно, и видом профиля скоростей потока жидкости в трубе. Если излучать ультразвуковую волну поперек потока параллельно некоторому фиксированному направлению oz (фиг. 1), то будет наблюдаться снос ультразвуковой волны в направлении движения потока. Величина сноса будет зависеть от координаты у, т. е. б б(г/), сноса ультразвуковой величина волны. Известна зависимость: 8. площадь сечения пространственной где Sy эпюры скоростей в плоскости, в которой движется ультразвуковая волна; скорость ультразвука в исследуемой с жидкости. Откуда S,, 6fi. В общем случае, при произвольном значении координаты у, можно записать (y(y}. Рассмотрим принципиальную схему измерений по данному способу. Источник 1 ультразвуковых колебаний излучает ультразвуковую волну параллельно некоторой фиксированной нлоскости xoz. Приемник 2 регистрирует величину сноса луча, пропорциональную площади сечения пространствепной эпюры скоростей в трубе в плоскости движения волны, которая лараллельна плоскости XOZ. Величина сноса передается в блок 3 измерения площадей сечений пространственной эпюры скоростей. Трубопровод 4 имеет специальную измерительную вставку 5, вынолненную из материала, скорость распространения звука в котором равна скорости распространения в исследуемой жидкости. Источник / и приемник 2 перемещаются по противополол(ным граням вставки 5 вдоль оси оу. Блок 3 регистрирует значения площадей сечений пространственной энюры скоростей в зависимости от величины смещения источника / и нриемника 2 от центра трубы вдоль оси у. Предмет изобретения Способ определения профиля скоростей потока жидкости в трубе по сечению путем посылки в поток зондирующих ультразвуковых волн, отличающийся тем, что, с целью получения информации о распределении скоростей потока жидкости в трубе по сечению, источник излучения последовательно перемещают в выбранном сечении трубы перпендикулярно направлению излучения, измеряют отклонения характеристик движения ультразвуковой волны, посылаемой в плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через ось трубы, определяют площади сечений пространственной эпюры скорости в плоскостях движения ультразвуковой волны и по полученному набору площадей сечений и расстояниям плоскостей движения ультразвуковой волны до оси трубы получают профиль скоростей потока жидкости по сечению.

Jv

t-/f у

fui J