УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА СКОСА ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА Советский патент 1994 года по МПК G01M9/06 G01P5/00 

Изобретение относится к экспериментальной аэрогидродинамике, в частности к устройствам для определения направлений потоков жидкости или газа.

Известно устройство для определения направления набегающего потока, содержащее насадок с приемными отверстиями, соединенными с манометрами или датчиками давления. Это устройство обладает невысокой точностью и требует проведения поддиапазонных по скорости потока тарировок. Его использование сопряжено с дополнительными измерениями скорости и расчетами.

Известно также устройство для определения углов скоса потока жидкости или газа, содержащее приемник с приемными отверстиями, соединенными с пневмоэлектрическими преобразователями, и систему обработки сигналов. Это устройство также не обладает высокой точностью измерений и неприменимо в трехмерном потоке, из-за возникающих при этом значительных дополнительных ошибок.

Цель изобретения является повышение точности измерений, а также обеспечение этих измерений в трехмерном потоке. Кроме того, целью изобретения является уменьшение габаритных размеров устройства.

Цель достигается тем, что приемник выполнен в виде двух клиновидных тел, установленных своими основаниями встречно набегающему потоку, симметрично относительно общей оси и под одинаковыми углами к ней, приемные отверстия расположены на подветренных гранях клиновидных тел, а пневмоэлектрические преобразователи соединены с системой обработки сигналов через усилители и несимметричные триггеры. Кроме того, в зоне размещения приемных отверстий могут быть установлены струевыпрямители, выполненные в виде плоских дисков, перпендикулярных к граням клиновидных тел, а клиновидные тела могут быть установлены одно над другим на одной общей оси, параллельной их граням.

На фиг. 1 дана схема устройства; на фиг. 2 - одно клиновидное тело со струевыпрямителями.

Устройство содержит клиновидные тела 1, симметрично и под одинаковым углом ϕ_o установленные относительно оси 2, и обращенные к набегающему потоку V_∞ своими основаниями 3. Приемные отверстия 4 выполнены на подветренных гранях 5 клиновидных тел и соединены с пневмоэлектрическими преобразователями 6, которые через усилители 7 и несимметричные триггеры 8 (триггеры Шмитта) соединены с системой 9 обработки сигналов. Для обеспечения применения устройства в трехмерном потоке в зоне размещения приемных отверстий 4 установлены струевыпрямители, выполненные в виде плоских дисков 10, перпендикулярных к граням 3 и 5.

Работает устройство следующим образом.

При обтекании потоком жидкости или газа клиновидных тел за последними периодически срываются вихри, вызывающие пульсации давления на гранях 5. Частота пульсаций определяется эмпирическим соотношением
f= Sh где Sh - число Струхаля;
V_∞ - скорость потока;
d = l˙sinα_i - характерный размер основания 3, причем i = 1,2;
l - ширина основания;
α_i= (ϕ_o±α) - угол атаки данного основания по отношению к набегающему потоку;
α - угол скоса потока в плоскости измерений;
β - угол скоса потока в плоскости, перпендикулярной к плоскости измерений.

При наличии угла скоса потока ( α≠0 ) частоты вихрей и, следовательно, пульсаций давления за каждым из двух клиновидных тел будут равны
f₁= Sh,
f₂= Sh Отношение частот f₁ и f₂ не зависит от критерия подобия Sh, скорости потока V_∞ и угла β его скоса в плоскости, перпендикулярной к плоскости измерений:
Для исключения влияния составляющей скорости V_∞˙sinβ на характер обтекания тел 1 используются струевыпрямители 10.

Выходные частотно-модулированные сигналы от пневмоэлектрических преобразователей 6 и усиливаются с помощью усилителей 7, преобразуются посредством триггеров 8 и подаются в систему 9 обработки сигналов, например счетное устройство, определяющее величину и знак угла α скоса потока. (56) Горлин С. М. Экспериментальная аэромеханика. М. : Высшая школа, 1970, с. 166-171.

Авторское свидетельство СССР N 200831, кл. C 01 L 9/02, 1964.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА СКОСА ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА, содержащее приемник с приемными отверстиями, соединенными с пневмоэлектрическими преобразователями, и систему обработки сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, приемник выполнен в виде двух клиновидных тел, установленных своими основаниями встречно набегающему потоку, симметрично относительно общей оси и под одинаковыми углами к ней, приемные отверстия расположены на подветренных гранях клиновидных тел, а пневмоэлектрические преобразователи соединены с системой обработки сигналов через усилители и несимметричные триггеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения измерений в трехмерном потоке, в зоне размещения приемных отверстий установлены струевыпрямители, выполненные в виде плоских дисков, перпендикулярных к граням клиновидных тел. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения его габаритных размеров, клиновидные тела установлены одно над другим на общей оси, параллельной их граням.