Устройство для моделирования потока жидкости и газа

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники с использованием непрерывных сред. Цель изобретения - повышение точности и ускорение процесса моделирования. Устройство содержит прямоугольный электропроводный лист, источник тока, соленоиды, генератор переменного сигнала, блоки изменения фаз, усилители , узлы моделирования изменения циркуляции потока, состоящие из переменных резисторов и амперметров, измерительный датчик, контролирующий датчик, коммутатор и блок регистрации . Устройство позволяет моделировать процесс обтекания твердых контуров потоком несжижаемой вязкой жидкости или газа с учетом изменения циркуляции потока. 1 ил. (Л Is9 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

1511 4 0 06 0 7/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 38556)3/24-24 (22) 15.02.85 (46) 15.08.86. Вюл. 11 - 30 (72) С.Н. Окунев, В.Г. Рыжков, 10.Г. Мокеев, Л.А. Тедер и О.А. Деринг (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 492888, кл. G 06 6 7/44, 1974.

Рязанов Г.А. Электрическое модулирование с применением вихревых полей. М.: Наука, 1969, с. 301. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПОТОКА ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники

„.Я0„„1251115 А1 с использованием непрерывных сред.

Цель изобретения — повышение точности и ускорение процесса моделирования.

Устройство содержит прямоугольный электропроводный лист, источник тока, соленоиды, генератор переменного сигнала, блоки изменения фаз, усилители, узлы моделирования изменения циркуляции потока, состоящие из переменных резисторов и амперметров, измерительный датчик, контролирующий датчик, коммутатор и блок регистрации. Устройство позволяет моделировать процесс обтекания твердых контуров потоком несжижаемой вязкой жидкости или газа с учетом изменения циркуляции потока. 1 ил.

125!1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для задания граничных условий при электромагнитном моделировании обтекания ппоского контура произвольной геометрической формы потоком несжимаемой вязкой жидкости или газа.

Целью изобретения является повышение точности моделирования. !

О

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство содержит блок моделирования области течения потока жидкоСти и газа, выполненный в виде прямоугольного электропроводного листа 1, в котором выполнен сквозной вырез 2, по форме совпадающий с профилем исследуемого обтекаемого контура, блок моделирования вихревого потока, выполненный в виде соле ноида 3, охватывающего -.åðåç сквозной вырез электропроводный лист, электроды 4, блоки 5<-5„,< èçìåíeíèÿ фазы, усилители 6, -6„„, блок задания направления потока жидкости и газа, выполненный в виде источника

7 тока,,генератор 8 переменного

=игнала, дополнительные соленоиды

9, и узлов моделирования изменения циркуляции потока, каждый из которых содержит переменный резистор 10 и ам< перметр 11, измерительный датчик 12, контролирующий датчик 13, коммутатор

14 и блок 15 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Область моделируемого потока выполняется геометрически подобной из грямоугольного электропроводноrо лис40 та 1 (например алюминиевой фольги), по противоположным сторонам которого в направлении, перпендикулярном скорости потока, располагаются электроды 4, электрически соединенные с выходом источника 7 тока. Включается

45 генератор 8, и путем регулирования амплитуды в листе 1 задается однородное электрическое поле Е (аналог скорости невозмущенного потока, или скорости движения контура V 1. Численное значение Ео, принимаемое в дальйейшем при расчетах за эталонное, фиксируется на блоке 15 по показаниям измерительного датчика 12, подключенного через коммутатор 14.

Затем в листе 1 выполняют сквозной вырез 2 и проводящий материал оттуда удаляют. Через сквозной вырез 2 ус15 2 танавливают соленоиды 3 дополнитель— ные соленоиды 9, обмотки которых электрически присоединяют к выходам усилителей б,-б,< .

При регулировании тока в обмотке соленоида 3 по амплитуде и фазе устанавливается вихревое электрическое поле Г в листе 1 охватывающем

0 сквозной вырез 2, устанавливается соотношение полей Е и Го, обеспечивающее выполнение аналога постулата

Чаплыгина-Жуковского на выходящей острой кромке профиля, соответствующего нулевому показанию датчика 13 на блоке 15. Такая модель соответствует граничным условиям обтекания твердого контура поступательно-циркуляционным потоком несжимаемой невязкой жидкости.

Измерительным датчиком 12 определяются безразмерные значения Е; на контуре сквозного выреза 2 в точках i по которым определяются значения скорости V; (м/с) при обтекании реальной жидкостью заданного контура по формуле: о

== к где Е= — — безразмерный коэффициент, Eî аналог соотношения скорости в точке к скорости движения контура Vo .

По численным значениям V для контура заданной длины 1, по значениям коэффициента кинематической вязкости для заданной жидкости и температуры

1<<=.г(Т) рассчитываются характеристики пограничного слоя на крыле: о =Г(х) толщина пограничного слоя, 3 " =

V„ <1 — — )Й вЂ” толщина слоя вытесне/ l

0 о ния o = 1 вЂ, (1- )dy — толщина потери импульса.

Рекомендуется для практических целей принять о и Зо 7,5о

Физически толщина потери импульса представляет собой потерю энергии в потоке на трение в пограничном слое и характеризуется количеством движения или энергией касательных напряжений Г =+(х,у) в жидкости, прилегающей к контуру на высоту << б\ Ф+

Неучет значения с выше линии о ведет к ошибке менее 1% согласно опре<<. %+ делениям Р, S и 1< . Прямым аналогом распределения касательных напряжений а (х,у) в потоке жидкости

12 1! является изменение циркуляции

Г,(х,у) электрического поля электромагнита в сцепленном с ним проводящем листе на участке A х. Для реализации такой математической модели 5 контур сквозного выреза 2 разбивают на участки дх(дх = 2,-101 от длины контура 11), начиная от задней кромки, по границам участков дх устанавливают электроды, внутри каждого

1О участка Дх устанавливают соленоид

9, который охватывают электрической цепью, содержащей переменный резистор 10 и амперметр. Обмотки соленоидов 9 подключают к выходам саатветст- 15 вуюц|их усилителей 61 — 6д,1 При регулировании амплитуды и фазы в цепях обмоток в каждой цепи устанавливается ток регулированием Г,, так как

I, =K Г,=К,;:Г, где К „и К вЂ” каэф — Ю о фициенты пропорциональности, зависящие ат Ч, 7., 111, T х =f(x). Удобнее всего задать первоначально К,=1 и К =2, вести расчет, начиная ат задней кромки, в безразмерном виде и на конечном этапе расчета задать численные значения V1 . Так как значения I; максимальные на выходяц1ей кромке, то и задание последующих Т; меньше влияют на предварительно заданные и, 30 следовательно, на процесс согласования токов I и I, если электрод является общей точкой токоввода для двух соседних цепей. После задания и корректировки Е I,, сверху и снизу сквозного выреза 2 датчиком 12 производятся необходимые измерения на листе 1; численные результаты фиксируются блоком 15.

В случае, когда требуется обрат- 4О ное соотношение тока и напряжения, или когда соотношение проводимости резистора 1О и материала листа l на участке Ьх не позволяет получить необходимый ток, в цепь вместо переменного резистора 10 включают усилитель, выполняющий функцию отрицательного сопротивления и содержащий регуляторы амплитуды и фазы, сигнал частоты на которые задается от общего генератора 8.

При моделировании обтекания контуров, не создающих подъемной силы, ус. тановка соленоидов 3, элементов, с ними связанных, и процесс их настрой-55 ки исключаются.

Благодаря использованию изобретения появляется физическая возможность зал1111ия ГР111111ч11ыл Услав11Й c ОатВето 1 вующих Обтека11ию твердого контура потОкОМ несжимаемОЙ вязкой жидкОсти В произвольном диапазоне изменения характеристик течения, без изменения формы модели ис.следуемого контура, на одном проводящем листе может быть выполнено исследование серцп изменений формы исследуемого контура, причем каждый контур исследуется в произвольном диапазоне изменения скоростей обтекания. Могут быть внесены изменения в форму внешнего потока без какого-либо нарушения граничных условий на контуре; возможно проведение опыта в любых режимах изменения скоростей и повторение опыта для любой заданной скорости; исключаются затраты времени на выполнение промежуточных операций, т.е. перестановку проводящих листов, связанные с этим настройку и согласование электрических параметров схемы, графические построения и расчетные работы; измерения производятся в одних и тех же точках на само» исследуемом контуре независимо от толщины пограничного слоя, чта при небольших изменениях измеряемых величин существенно и не искажается изменениями физических характеристик проводящей среды.

Таким образам, предложенное устройство позволяет повысить точность и сократить время при моделировании обтекания твердых контуров потоками несжимаемой вязкой жидкости. формула и з а б р е т е н и я

Устройства для моделирования потока жидкости и газов, содержащее блок моделирования области течения потока жидкости и газа, выполненный в виде прямоугольного электрапроводнога листа, в котором выполнен сквозной выре по форме, совпадающей с профилем исследуемого обтекаемого контура, блок задания направления потока жидкости и газа, выполненный в виде источника электрического тока, первый и второй выводы которого через элект роды подключены к противоположным сторонам прямоугольного электропроводного листа, блок моделирования вихревого потока, выполненный в виде

СОленоида, охватывающего через сквозной вырез электроправодный лист, генератор переменного сигнала, )з5)))5

Заказ 44)4/48 :Тираж 67!

Подписчое

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первый и Второн фазные выходы которого соединены соответственно с первым и вторым фазным входами первого блока изменения фазы,первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму фазным входам первого усилителя, первыи и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами соленоида блока моделирования вихревого потока, контролирующий датчик, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, измерительный датчик, выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу регистрации, вход запуска устройства соединен с управляющим входом коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены и дополнительных соленоидов, охватывающих через сквозной . вырез электропроводный лист, и узлов моделирования изменения циркуляции потока, каждый из которых содержит переменный резистор и амперметр, п блоков изменения фазы и и усилителей„ первый и второй фазные выходы

5 генератора переменного сигнала подключены соответственно к первым и вторым фазным входам и блоков изменения фазы, первый и второй выходы каждого из которых соединены соот)О ветственно с первым и вторым фазными входами одноименных усилителей, первый и второй выводы каждого из которых подключены соответственно к первому и второму выводам одно)5 именных дополнительных соленоидов, подвижный контакт переменного резистора в каждом из и узлов моделирования изменения циркуляции потока соединен с первым выводом амперметра, 20 крайний вывод переменного резистора и второй вывод амперметра каждого из п узлов моделирования изменения циркуляции потока подключены к двум соседним точкам кромки выреза элект25 ропроводного листа, между которыми расположены соответствующие дополнит —:ï.íûå сол. ноиды.