1
Изобретение относится к области электрического моделирования.
Извест}10 устройство, в котором для модеЛПрОваиия плоски.х Ц1иркуляционных потоков используется прямая математическая аналогия между циркуляционным потоком и квазистациопарным электрическим полем, индуцируемым в проводящей среде тороидальны.м электромагнитом, магна-гтный еоток которого сцеплен с этой средой. Проводящей средой служит алюминиевая фольга толщиной 12-15 мк.
Устройство предназначено для ращения одной частной задачи по исследованию аэродинамики крылового профиля в .безграничном потоке и не позволяет рещать щирокий класс аэро- л гидродинамических задач.
Кроме тото, схема питания модели не обеспечивает необходимой синфазности потенциального и вихревого полей, что затрздняет, а порой и исключает возможность замеров в участках суммарного поля с больщими градиентами скоростей.
Конструктивное рещение зттройства не позволяет точно оценить количественно величину паразитной э.д.с., которая может наводиться во виещней цепи питания модели ири рещении некоторых задач, и осуществлять контроль ее компенсации.
Измерительная схема громоздка, сложна в
эксплуатации и не обеспечивает получения результатов с достаточной точностью.
Предлол-сенное устройство существенно расщиряет класс рещаемых гидродинамических задач, позыщает точность (рещения и надежность исследования, что обеспечивает рещеиа-ie задач не только по обтеканию крыла в набегающем безграничном потоке, но и при наличии ограничения с одной (у экрана) или двух
сторон (в канале); при. наличии экрана волновой формы, ПОД свободной поверхностью при числах Фруда от О до 10 на глубине и при мелководье с различными конфигурациями профиля дна.
Кроме того, возможно рещение задачи о нестационарном встречном и 1ПО путном движении тел с одинаковыми или различными скоростями как в неподвижной среде, так и ири сносе течением под любым углом, а также моделирование вызванных полей скоростей и определение присоединенных масс тел различной формы.
При решении перечисленных задач устройство позволяет определять относительные ско1рости по контуру профиля и в любой точке поля, циркуляцию скорости, потенциал точек на «онтуре профиля и в любой точке потока, потенциал поля вызванных скоростей (поля наведенных зарядов) « экспериментально
строить как суммарного поля скоростей,
так и составляющих полей каждого в отдельности, а также сетки вызванного поля скоростей.
Измерительная схема позволяет производить замеры с точностью до третьего зиака пр.и ВЫСОКОЙ чувствительности и отсутствии помех.
В (предла.гаемом устройстве эти преимущества достигаются тем, что в нем применены фавовращатели, обеспечивающие синфазность всех элементов, эталонные элементы, позволяющие измерять точки в элементах модели, блоки резисторов для принудительного задания токов в модель, компенсатор для компенсации паразитной э.д.с. и устройство для задания условия свободной поверхности.
На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - устройство для реализации условий свободной поверхности.
Предложенное устройство состоит из стенда с моделью 1, блока питания 2 « измерительного блока 3.
Для задания потенциального поля, имитирующего набегающий поток в модел-и, используется регулятор напряжения 4, ж выходу которого подсоединен понижающий трансформатор 5. С .последнего через последовательно включенный эталонный элемент 6, предназначенный для регистрации паразитной э.д.с., возникающей во внещней цепи, и контроля ее компенсации, напряжение через резисторы 7 и систему контактов 8 подается на модель.
Для компенсации паразитной э.д.с. с регулятора напряжения 9 на вход .компенсатора 10, подключенного последовательно эталонному элемент у 6, подается необходимое напряжение.
Фазовращатель 11 преднавначен для согласования по фазе с потенциальным полем через регулятор напряжения 12 и понижающий трансформатор 13 питания устройства 14 для задания условий свободной поверхности.
Фазовращатель 15 преднавначен для согласования ПО фазе с потенциальным полем поля циркуляции скорости. С его выхода через регуляторы напряжения 16, 18 на тороидальные электромагниты 17, 19, продетые в вырезы, соответствующие прО|филю тела, магнитный поток которых сцеплен с моделью, inoдается напряжение, величина которого и полярность определяется выполнением постулата Чаплыгина -Жуковского на задней . профиля.
Для задания граничных условий в модели дискретным способом блок питания имеет два одинаковых канала, включающих в себя фазовращатели 20, 21, регуляторы напряжений 2, 23, на вход которых подключены пон.ич яющие трансформаторы 24, 25. Напряжение со вторичных Обмоток последних через последовательно включенные эталонные элементы 26, 27, подается на блоки резисторов 28, 29 и контакты 30, 31.
Измерительный блок 3 с системой подключения зондов 32 выполнен в виде .компактного
прибора, 0 беопечивающего производство измерений компенса.ционным методом, и состоящего из фазовращателя 55, регулятора опорного напряжения 34, усилителя опорного напряжения 35, через которые опорное напряжение, снимаемое с трансформатора 5 блока питания, подается на вход компенсатора и нуль-индикатора. Компенсатор 36 предста вляет собой потенциометр переменного то.ка прямоугольно-координатного типа с безотсчетной компенсацией квадратурной составляющей измеряемого напряжения, поступающего с зоида 32. На вход .компенсатора 36 через усилитель 37 нульиндикатора подключен нуль-индикатор 38, на второй вход которого подается на иряжение со второго выхода усилителя опор.ного напряжения 35. Схема измерительного 3 выполняется
астатической с целью исключения электромагнитных наводок, и ее элементы тщательно симметрированы. При этом синфазность опорного и измеряемого напряжений обеспечивается фазовращателем 33.
Шкала компенса тора 36, разбитая на сто делений, и декадный переключатель 6 позволяют производить замеры с тремя значащими цифрами. Устройство 14 для задания условий свободной поверхности (фиг. 2) состоит из основания 39, iK которому диэлектрической прокладкой 40 по краю модели прижата щина 41 из медной проволоки переменного сечения. Плотный прижим обеспечивается прижимной планкой 42 с щайбами 43 и гайками 44, которые навинчиваются на щпильку 45 с резьбой, вваренную в основание.
Работа предложенного устройства рассматривается иа примере рещения задачи моделирования тандема подводных крыльев при циркуляционнол обтекании вблизи свободной поверхности на мелководье с волнистой конфигурацией профиля дна, в котором задействованы все узлы и блоки.
Мо.дель, вырезанная из фольги по границам, соответствующим задаче, но без профилей, помещают на планшете стенда. К правому и левому краям подсоединяют коита.кты 8 для задания на бегающего потенциального
потока.
По «раю модели, соответствующему профилю дна, подсоединяют контакты 30, 31, для задания граничных условий. Ра.сположение и число контактов онределяется профилем дна,
который размечен параллельными линиями, а полярность устанавливается относительно контактов 8, задающих набегающий поток.
Блок питания и измерительный блок включают в сеть. Регулятором напряжения 4 через трансформатор 5, эталонный элемент 6, резисторы 7 и контакты 8 в модели задается поле, имитирующее набегающий поток.
Фазовращателями 20, 21 и регуляторами напряжения 22, 23 через по.нижающне трансформаторы 24, 25 и блоки резисторов подбираются фаза и напряжение на контактах 30, 31, комшенсирующее поле наведенных зарядов на граНице, имитирующей профиль дна.
Контроль осуществляется замерами двойным контактным зондом но нескольким сечениям модели. Поле ло всей модели должно быть однородным.
После выравнивания поля снимаются показатели на эталонных элементах 6, 26, 27, которые используются для контроля в ходе эксперимента. Затем к границе модел.и, обозначающей свободную новерхность, подсоединяется устройство 14 для задания условий свободной поверхности. Сечение щйны 41 подбирают соответственно заданному числу Фруда.
Фазовращателем // и регулятором напряжения 12 через понижающий трансформатор 13 подбирается фаза и напряжение, при котором падение потенциала в щине 41 одинаково с падением потенциала в модели. Контроль проводится построением эквипотенциалей или промером напряженности поля у щины по всей ее длине.
По изготовленно.му щаблону или другим каким угодно приспособлением в соответствии с условиями задачи вырезаются профили крыльев, в которые продеваются тороидальные электромагниты 17, 19.
Фазовращателем 15 подбирается фаза, а регуляторами напряжения 16, 18 при соответствующей полярности на тороидальные электромагниты 17, 19 подается напряжение, необходимое для выполнения постул ата Чаплыгина-Жуковского на задних кромках профилей. Контроль .согласования осуществляется получением нулевого значения двойным контактным зондом, выставленным у задней кромки (Перпендикулярно биссектрисе угла.
После согласования замером на эталонном элементе 6, проверяют, есть ли во внешней цепи паразитная э.д.с., на что указывает разность с замером до согласования. Для компенсации паразитной э.д.с. ва щкале компенсатора 36 устанавливают значение первого замера и с помощью регулятора напряжения устанавливают нулевое показание нуль-индикатора.
Для замера распределения скоростей двойной контактный зонд последовательно устанавливают в намеченные точки. Напряжение, снимаемое зондом, подается на вход I измерительного блока, а опорное напряжение, сни.маемое с трансс{)орматора 5,-на вход П. С помощью ручек управления измерительного блока устанавливают нулевое показание нульиндикатора. Величина сигнала регистрируется на щкале компенсатора 36.
Предмет изобретения
1. Устройство для моделирования двухмерных циркуляционных потоков при обтекании профилей, содержащее стенд с расположенной на нем моделью исследуемого ноля, регуляторы напряжения, трансформаторы, блоки резисторов, тороидальные электромагниты, питающие контакты для задания потенциального поля и граничных условий, резисторы и измерительный блок, к которому подключена система
зондов, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса рещаемых задач и повыщения надежности, оно содержит фазовращатели, эталоны, компенсатор и устройство для задания условий свободной поверхности; причем
первый фазовращатель соединен со входом первого и второго регзляторов напряжений, выходы которых подключены к тороидальным электромагнитам, пропущенным через вырезы по форме профиля в модели, а выходы трех
других фазовращателей подключены через третий, четвертый и пятый регуляторы напряжения к трансформаторам, два из которых подключены к первому и второму блокам эталонов, выходы которых через блоки резисторов
соединены с контактами для задания граничных условий, а третий трансформатор соединен с проводящей щиной переменного сечения устройства для задания условий свободной поверхности; входы фазовращателей соединены
со входами щестого и седьмого регуляторов напряжений; выход щестого регулятора напряжения соединен с четвертым трансформатором, подключенным ко входу измерительного блока и третьему блоку эталонов, выход которого соединен через резисторы с контактами для задания потенциального поля и с выходом компенсатора, вход которого соединен с выходом седьмого регулятора напряжения.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем измерительный блок содержит последовательно соединенные фазовращатель, регулятор опорного напряжения, первый усилитель, компенсатор, второй усилитель и нульиндикатор; причем выход первого усилителя соединен со входом нуль-индикатора, вход компенсатора - с первым входом устройства, а вход фазовращателя - со вторым входом устройства.
Г
