Способ моделирования динамического действия жидкости на объект

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

3QD "1 М 1О 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3309341/18-10 (22) 30.06.81 (46) 07.08.83. Бюл. М 29 (72) В.С.Кириенко, К.Ф.Тумовский и Ю.И.Филиппов (53) 53.082 2(088.8) (56). 1. Гуткин В.Г. и др. Поверочные гидродинамические стенды.

Труды метрологических институтов СССР

Вып. 157(217), М., Иэд-во стандартов, 1975, с. 1 I8-126.

2. Авторское свидетельство СССР

11 351139, кл. В 01 t1 10/00, 1972 °

: 3. Хаскинд М .Д. Гидродинамическая теория качки корабля, М ., "Наука", 1973, с. 316-321.

„„SU„„1033895 A, (54) (57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЖИДКОСТИ НА ОБЪЕКТ, заключающийся в том, что объект устанавливают в жидкость и создают относительное движение объекта и жидкости,, отли чающийся тем, что, с целью повышения точности определения динамического действия жидкости на объект и упрощения процесса испытания, исследуемому объекту и жидкости сначала сообщают одинаковые скорости, а затем останавливают ббъект.

033895

30

40

55

1 1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к методам определения динамических характеристик датчиков скорости жидкости.

Экспериментальное определение динамических свойств датчиков скорости жидкости производится, в основном, двумя методами: снятием амплитудночастотной характеристики датчика или определением его переходной характеристики, Для реализации первого метода используют установки в виде гидродинамических стендов, в которых воспроизводятся пульсации скорости жидкости с помощью модуляции потока гидродинамическими пульсаторами, например, в виде вращающегося диска с прорезями или дозатора Г1 ).

Недостатками такого способа являются относительно узкий частотный . диапазон (до 100 Гц), большие затраты времени и энергии на снятие амплитудно-частотной характеристи- ки, конструктивная сложность и высокая стоимость устройств, реализующих способ-, Определение переходных характерис тик датчиков скорости может производиться путем создания импульсов ско" рости за счет гидравлического удара в трубах. При этом используются быстродействующие клапаны, отсекатели потока и поршни в трубах со стартовы. ми и стопорными механизмами. Однако генерируемые таким путем импульсы скорости имеют малую длительность и часто сопровождаются йараэитными осцилляциями на фронтах и вершинах и периодическими отражаниями от концов трубопровода, что затрудняет анализ экспериментальных данных.

Известны также способы динамичес-, кой калибровки измерителей скорости методом мгновенного пуска или остановки несущих их объектов (тележек, платформ и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ моделирования нестационарно, го движения модели в лабораторных условиях, который заключается в том, что тележке-буксировщику, движущейся над поверхностью жидкости по линейным направляющим, сообщают заданную скорость. Испытываемый объект сначала устанавливают неподвижно в гидроканале, а затем подхватыва ют буксировщиком. Способ отличается простотой реализации, дает возможность получать различные по Форме,и крутизне фронта скачки скорости и обеспечивает корректное использование измерителей скорости на движущихся объектах (2 ).

Однако такой способ может приводить к погрешностям при установке датчиков скорости на неподвижных

10 объектах, обтекаемых нестационарными потоками жидкости, что существенно для датчиков скорости, основанных на силовом воздействии жидко" сти на чувствительный элемент датчика (например, типа флюгера или вертушки). Известно, что принцип обратимости движения не применим в случае нестационарного движения жидкости (3 ), т.е. силы, воздействующие со стороны жидкости на тело, движущееся в покоящейся жидкости с переменной скоростью У(), не равны силам, действующим на неподвижное тело (например, датчик) в набегающем ускоренном . потоке жидкости. 8 последнем случае эти силы больше на величину р аЧИ) ю где Я - плотность жидкости;

О - объем тела, погруженного в жидкость;

- время.

Цель изобретения - повышение точности моделирования динамического действия жидкости на объекты за счет устранения погрешности, обусловленной нестационарностью потока, при одновременном упрощении процесса динамической градуировки.

Указанная цель достигается созданием скачка скорости жидкости относительно неподвижного объекта ,способом, когда исследуемому объек" ту и жидкости сначала сообщают одинаковые скорости, а затем останавливают объект.

8 момент остановки объекта скорость жидкости относительно него изменяется скачком, поскольку жид-. кость продолжает движение с задан ной скоростью.

На фиг. 1 схематически изобра" жен возможный вариант установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики скорости движения элементов установки (х - сосуда с жидкостью; 6 - жидкости относительно датчика).

3 Установка работает следующим образом.

Испытываеи и датчик 1 (фиг. 1) устанавливают в сосуде 2 с жидкостью, который подвешен на гибкой нити 3. Эта нить перекинута через неподвижные блоки 4. К одному концу нити 3 подвешен груз 5, масса которого равна массе сосуда 2 с жидкостью, закрепленного на другом конце нити, На этом же конце закреплен дополнительный груз 6, вес которого компенсирует силы трения в блоках и нити при движении сосу" да 2 с заданной скоростью. Для создания требуемой скорости служит устанавливаемый:на сосуд 2 груз 7.

Груз 7 жестко связан с испытываемым датчиком 1. Движение груза 7 ограничивается упорами 8, а сосуда с жидкостью - амортизированной площад" кой 9, Для фиксации сигналов датчика 1 и таймера 10 служит регистратор 11. Все подвижные элементы установки в исходном положении удерживаются нитью 12.

При определении динамических характеристик датчик 1 устанавливают в сосуде с жидкостью на глубине . 5>ч „„ где Ч .- величина задаваемого скачка скорости;

C„время установления показаний датчика.

С помощью нити 12 груз 7 с сосудом 2 устанавливают над упорами

8 на высоте

2 с где а - ускорение движения сосуда;с жидкост be.

Рабочий цикл начинается после обрыва нити 12 (например, с помощью электрического тока).

Под действием силы тяжести груз

7 с датчиком 1 и сосуд 2 с жидкостью движутся равноускоренно с ускоре .нием а. В момент времени t =)

1-1 а

103 38Я . 4

5

1О

Ю

30 фиг. 2), когда сосуд и датчик достигнут скорости Ч, происходит остановка груза 7 с датчиком 1 на упорах 8, создавая скачок скорости продолжающей двигаться жидкости относительно остановившегося датчика.

После момента й„величина скорости Ч сосуда с жйдкостью может оставаться постоянной, если m g F (сплошная линия на фиг. 2), где m масса груза 6, g - ускорение свободного падения, F - сила трения в движущихся частях установки, возрастать, если m+q ) F (штрихпунктир на фйг. 2), убывать, .если m цс F (пунктир на фиг. 2) .

Сигналы испытываемого датчика вместе с метками времени таймера 10 фиксируются регистром 11. Обработка полученной осциллограммы (при известHbtx h и а) позволяет определить параметры скачка скорости и соответствующую реакцию на него датчика.

Кроме повышения точности определения динамических характеристик датчиков скорости жидкости предлагаемый способ по сравнению с известными обладает большей экономичностью, так как осуществление рабочего цикла может производиться без потребления энергии от электросети, аккумуляторов, двигателей внутреннего сгорания и т.п. внешних источников.

Устройство, реализующее способ, не требует для своего размещения бою ших рабочих площадей, например, как гидроканалы, гидродинамические трубы и др. капитальные сооружения, мо. жет быть простым и дешевым как в изготовлении, так и в эксплуатации, поскольку не содержит высокоточных кинематических пар, быстродействующих затворов и т.п. сложных и дорогих механизмов.

Благодаря этомувозможно использование способа не только в стационарных, лабораторных, но и в поле- вых, экспедиционных условиях.

8(ФФ8. Р

Составитель Г,Шимнук

Редактор С.Пекарь Техред Q, Неце Корректор И.Ватрушкина

Заказ 5611/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4