Устройство для моделирования обтекания транспортных средств Советский патент 1976 года по МПК G06G7/70 

Предлагаемое уетройство относится к средствам аналоговой вычислительной техники и предназначено для изучения обтекания моделей транспортных средств с движнтельным комплексом.

Известны устройства для модели)оваиия трехмерных поступательно - циркуляционных потоков 1 и устройство для моделирования трехмерных нестационарных потоков при встречном и попут1 ом движении высокоскоростиых поездов 2. Работа этих устройств основана на том, что металлические модели исследуемых тел помещают в квазистационарное .магнитное ноле и на их новерхпости измеряют магнитные потенциалы, но которым (на основе электромагнитогидродииамической аналогии) расчитывают аэродинамические характеристики. Вихревая пелеиа за несущими крыльями моделируется системой проводников с током.

Однако эти устройства не позволяют моделировать обтекание транспортных средств с работаюпдим движительным комплексом, что снижает точность моделирования.

Ближайшим аналогом предложенного устройства является модель, выполненная па основе расчетной математической схемы, когда движитель заменяется диском особенностей (источников, стоков и т. д.), а спутная струя за движителем - вихревой поверхностью,

При этом, интенснвность особенностей определяется величиной асхода вызванного нотока через поперечное сечение движителя, а форма вихревой поверхности - из услов я расположення ее но линиям тока пространственного иотока, обтекающего транспортное средство, либо из какого-.пюо доиолнительного граничного тловия, например постоянства давления на вихревой поверхности 3.

Такие устройства не обеспечивают высокой точности моделирования.

Цель изобретення - повышенне точности модел рования.

Для этого -стройство содержит блок задания магиитного иоля, измерительные и ко)1тролирующпе датчики, модель обтекаемого тела, электроды моделируюндне пелену свободных вихрей, блок питания, коммутатор, измерительный блок, бло1С моделирования движителя, установленный в блоке задания магнитного потока. Блок моделирования движителя выполнен в виде соленоида переменного сечения, ось которого парал.чельна оси движителя, а обмотка подключена к блоку питапия. Кроме того, в устройство введены блок контроля ноложення витков, размещенный в плоскости расположения обмотки блока моделировапия движтггеля, и блок измерения магнитного нотока, выполненный в виде индукциоипой катуп ки, которая находится на обмотке блока моделирования движителя. Блок контроля ноложения витков и б.ток из-мсреиия магнитного потока подключены к соответствующим входам коммутатора.

На чертеже представлена блок-схема усгройства. .., .

Устройство содержит блок 1 задания магнитного поля с установленными в нем измерительными н контролиру1оии1ми датчиками 2 и моделью 3 обтекаемого тела, выходящая кромка которой через электроды 4, нредставляющие собой систему линейных проводников, подключена к блоку 5 питания. Измерительные и контролирующие датчики 2 через коммутатор 6 соединены с нзмерительным блоком 7.

Блок 8 моделирования движителя выполнен в виде соленоида переменного сечеиия, ocij которого па)а;1лельна оси движпте.ля, а обмотка подключена к блоку 5 питаиия.

Блок 9 ко1ггроля положення витков установлен в п.тоскостн расположения обмотки блока 8 моделирования движителя.

Блок 10 измерения магнитного потока выполнен в виде индукционной катущки, размещенной на обмотке блока 8 моделирования движителя. Блоки 9 и 10 подключены к соответствук1щим входам коммутатора 6.

Работает устройство следуюпи1м образом.

В блок 1 задания магнитного ноля, представляющий внутреннюю область соленоида с однородным магнитным полем, устанавливают метал.тическую модель 3 траисис)ртио1о средства, к выходящим кромкам которой присоединяют систему электродов 4, состояи1,у1о из линейных проводников, имитпруюни-ix систему свободных вихрей в потоке за телом.

Блок 8 моделирования движителя, выполненный в виде соленонда переменного сечения, размещают таким образом, что одгщ его торец, диаметр которого равен диаметру движителя, устанавливается в плоскости движителя, а другой торец располагается вдали от модели транспортного средства 3. При этом первопачально ось соленонда совпадает с осью движителя и направлением оси снутной струи. Обмотка соленоида является моделью вихревой поверхности границы епутной струи.

На выходящей кромке модели транспортного средства 3 и в заданных точках потока располагаются измерительные и контролир ющие датчики 2, представляющие собой с стемы индукционных катугнек. Блок 9 контроля положения витков выиолнеп в внде системы индукционных катущек, плоскости которых совнадают с плоскостью обмотки соленоида блока 8 моделирования движителя. Обмотка соленоида блока моделирования движителя сцеплена с блоком 10 измерения магнитного потока, представляющим собой катущку из нескольких витков, диаметр которых равен внещнему диаметру соленоида.

Все измерительные и контролирующие индукционные катущки 2, 9, 10 через коммутатор 6 включаются на измерительный блок 7.

Носле включения блока 5 Н1ггания магнитных систем д;1я выпо.тиеиты аналога носту.Ш та -{анлыгииа-Жуковского иа выходящих кромках модели 3 задаются токн в электроды 4. При этом коитрол1) осуп,ествляется но показаниям датчиков 2 на измерител|)Ном блоке 7. Таким образом нолучается моде.ль поступатсльио-цнркулягиюнпого обтекания транспортного средства без двнжителя. Затем с помоП1ЫО блока 10 определяется величина магнитиого потока нрп отсутствии блока 8 моделирования движителя. Полученная величина вычитается в дальнейщем из иоказаиий, снятых с блока 10 при определении расхода магнитиого иотока через иоперечпое сечение движителя.

Ток в обмотке соленоида блока 8 моделировання движителя задается ио величине расхода, значение которого коптролнруют с номон1,ьк) блока 10. Затем подбирают форму и положение витков соленоида блока 8 таким образом, чтобы боковая поверхность располагалась по поверхности тока в магнитном ноле, индуцироваииом блоком 1 задания магнитного ноля, блоком 8 и электродами 4, что контролируют по иоказапиям блока 9.

После выполнения иеречисленных граничных условий измерение необходимых величин ироводят с номопгью измерительных датчнков 2, включенных через коммутатор 6.

Соленонд больнюго диаметра блока моделирования движнтеля может быть заменен соленоидом литлого диаметра, торец которого иоследовательно устанавлнвается в ряде точек н нлоскости расположения диска движителя, или системой соленоидов малого днаметра. При этом все нзмереиня на модели вынолняют для каждого соленоида, результат определяют суммированием.

В том случае, когда форма снутной етруп не моделируется, может быть использован соленоид переменного диаметра, форму которого определяют предварительно расчетом или ЛЮделированием.

Указанное устройство выполнено достаточно простыми техническими средствами и не требует предварительной настройки. Методика его работы незначительно усложнена по сравнению с методикой исследования изолировапиого транспортного средства. Однако оно позволяет заменить в ряде случаев дорогостоящие эксперимеиты в аэротрубах и бассейиах. Предлагаемое устройство для моделироваПИЯ нотоков при обтекапир траиспорных средств с учетом работающего двнжнтеля расщиряет возможиости аиалогового моделирования при рещении нрикладных задач аэрогидромеханики.

Фор м у л а и 3 о б р е т е ц и я

Устройство для моделирования обтекания

траиспортных средсгв, содержащее блок задаиия магнитного поля с установленньими в нем

Измерительными и контролирующими датчиками и моделью обтекаемого тела, выходяици кромка которой через электроды, моделирующие пелеиу свободных вихрей, подключена к блоку питания, а измерительные и контролируюн;ие датчики через коммутатор соединены с измерительным блоком, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности моделирования, оно содержит б.чок моделирования движителя, установленный в блоке задания магнитного потока, выполненный в виде соленоида переменного сечения, ось которого параллельна оси движителя, а обмотка подкл Очена к блоку питания, блок контроля положения витков, установленный в плоскости расположения обмотки блока моделироваиия движителя, и олок измерения магнитного потока, выполненный в виде индукционной катущки, расположенной на обмотке блока моделирования движителя, причем блок контроля иоложения витков и блок измерения магнитного потока подключены к соответствующим входам коммутатора.

Источники, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт св. Л« 305487, кл.

G 06G 7/48; 28.09.69. опубликовано в 1970 г.

2.Авт. св. № 363099, кл. G 06G 7/48, 29.03.71, опубликовано в 1973 г.

3.Басин А. М., Мипович И.

Я. «Теория и Судиздатгиз, расчеты гребных винтов, 1963.

5