Гидродинамическая установка для исследования объекта моделей Советский патент 1978 года по МПК G01P5/18 G01M10/00 

Изобретение OTHOcHTqn к средствам гидродинамического эксперимента и может быть использовано для воспроизведения гидродинамической обстановки при исследовании обтекания различных моделей и измерительных преобразователей , Известна гидродинамическая установ ка, содержащая гидротракт с конфузором, рабочук) камеру с исследуемой моделью l Однако эта установка не обеспечивает снижения уровня гидродинамических помех в пограничном слое затоплен ного потока. Известна другая гидродинамическая установка для исследования обтекания моделей, содержащая гидротракт с конфузором для формирования затопленного потока в рабочей камере с исследуемой моделью, расположенной в поле зрения теневого прибора 2 . Однако вследствие расгиирения пото ка при обтекании модели и турбулизации пограничного слоя возникают гидродинамические помехи в пограничном слое затопленного потока. Эти помехи затрудняют исследование характеристи обтекания моделей и генерируемой ими турбулентности. Если модель возбуждает в потоке .лгурбулентность, то помехи пограничного слоя развиваются раньше и на меньших скоростях, так как число рейнольдса потока всегда.превосходит его значение для модели в силу того,, что геометрический размер модели меньше потока - модель установлена в ядре потока. Неконтролируемые гидродинамические помехи в- пограничном слое снижают достоверность экспериментальных результатов. Цель изобретения - снижение уровня гидродинамических помехв пограничном слое затопленного потока. Это достигается тем, что в гидродинамической установке для исследования обтекания моделей, содержащей гидротракт с конфузором для формирования затопленного потока в рабочей камере с исследуемой моделью, расположенной в поле зренКй теневого прибора, рабочая камера снабжена набором неупругих нитей, закрепленных консольно заподлицо по периметру среза конфузора с шагом, обеспечивающим свободное прохождение света теневого прибора, который выполнен со сменной полевой диафрагмой в виде щели, с механизмом перемещения

адоль потока на длину нитей и фотоэлектрическим время-пролетн1лм регистратором с угловой кодовой диафрагмой,

На чертеже приведена схема установки.

Гидродинамическая установка состоит из гидротракта 1 с. конфуэором 2 для формирования затопленного потока в рабочей камере 3 с исследуемой моделью 4, расположенной в поле зрения теневого прибора 5 на оси потока. Рабочая камера 3 снабжена оптическими окнами 6 для визуализации течения и набором неупругих нитей 7, закрепленных консольно заподлицо по периметру среза конфузора с шагом, обеспечивающим свободное прохождение света теневого прибора 5 через окно 6. В теневом приборе 5 установлены сменные полевая диафрагма 8 в виде щели с механиэмом 9 перемещения вдоль потока на длину нитей 7 и фотоэлектрический вре,мя-прслетный регистратор 10, 11 с угловой кодовой диафрагмой 12, расположенной в плоскости картины, дифракции света на отдельной нити 7 и содержащей, по меньшей мере, две расположенные радиально вдоль окружности щели. Механизм 9 представляет собой винтовую пару, приводимую в движение моторол 13 вручную. Регистратор 10, 11 состоит из блока фотоприемника 10 и измерителя 1 1 отрезков времени (частотомерапериодомера или анализатора сйпектра).

Для проведения исследований гидротракт 1 заполнен прозрачной жидкостью, например, перемещающейся под действи ем перепада давления на концах гидро тракта. Вытекая из конфузора 2 в затопленное пространство рабочей камеры 3, ЖИДКОСТЬ формируется в поток с прямоугольным по сечению профилем скорости в ядре и обтекает исследуемую модель 4. При этом поток расширяется и турбулизируется в пограничном слое, где расположен набор неупругих нитей 7. Нити 7 вытягиваются вдоль потока по пограничному слою, частично гасяТ турбулентные гидродинамические помехи, колеблясь поперек течения под действием турбулентных вихрей. Нити 7 образуют эластичную стенку для потока, свободно расширяясь вместе с течением, что эквивалентно увеличению рабочего сечения установки и прийодит к снижению помех. Параллельный луч света теневого прибора 5 через окно 6 проходит область нитей 7 и дифрагируя на них после полевой диафрагмы 8 дает дифрак 8.ионную картину в плоскости кодовой диафрагмы 12.

Полевая диафрагма 8 выделяет изображение заданного отрезка отдельной нити

дифракционная картина которого представляет собой осесимметричную свето|вую полоску длиной Л д- и шириной где Л -длина волны света, f - фокусные расстояния объективов теневого прибора 5, d, h диаметр и длина выделяемого отрезка нити. Повороты отрезка нити при колебаниях, возбуждаемых гидродинамическими помехами, ведут к вращательным колебаниям световой полоски относительно оси теневого прибора 5 :и кодовой диафрагмы 12, сквозь щели которой на фотоприемник 10 проходит модулированное световое излучение, преобразуемое в электрический сигнал. Статистический временной анализ сигнала блоком 11 позволяет определить уровень гидродинамических помех, их спектр и другие характеристики. Мате-. матическое . ожидание сигнала соответствует среднему положению отрезка нити в пространстве. Перемещение полевой диафрагмы 8 механизмом 9 с мотором 13 вдоль нити 7 и последовательное выделение диафрагмой 8 изображения каждой нити позволяет определить гидродинамические помехи вдоль потока по всей поверхности пограничного слоя, оценив расширение потока и турбулентные пульсации в пограничном слое.

Формула изобретения

Гидродинамическая установка для исследования обтекания моделей, содержащая гидротракт с конфузором для формирования затопленного потока в рабочей камере с исследуемой моделью, расположенной в поле зрения теневого прибора, отличающаяся тем, что, с целью снижения урбвня гидродинамических помех в пограничном слое затопленного потока, рабочая камера снабжена набором неупругик нитей, закрепленных консольно заподлицо по периметру среза конфузора с шагом, обеспечивающим свободное прохождение света теневого прибора, который выполнен со сменной полевой диафрагг ой в виде щели, механизмом перемещения вдоль потока на длину нитей и фотоэлектрическим время-пролетны. регистратором с угловой кодовой диафрагмой,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1« Власов Ю« Н и др. О динамическом градуировании контактных измерителей температуры в потоке жидкости. Инженерно-физический журнал, 1974,26, № 5, с. 825о

2. Авторское свидетельство СССР № 458755, кл. G 01 N 27/02, 1974.