Способ пространственной маркировки жидкости для исследования скоростной структуры потоков

 

Изобретение -относится к измерительной технике и позволяет расширить область применения способа. В компонён .т с плотностью, меньшей плотности жидкости, добавляют меченое вещество, например кристаллический порошок марганцево-кислого калия, в пропорции 10:1 и смешивают с компонентом плотностью , большей плотности водц, в . массовом соотношении 10:1:6. Объем 2 отрицательной плавучести метящего вещества из приготовленного раствора размещают на дне емкости с исследуемой жидкостью 1 и нарушают целостность его поверхностного слоя. Мелкодисперсные частицы, покрытые гидрофобной пленкой легкого компонента, всплывают из объема и образуют в жидкости меченую трассу 3, не искажающую Q структуру скоростей течения. По вели-jS (Л чине и соотношению векторов смещения трассы 4 на отдельных уровнях судят о микроструктуре скоростей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sq 4 G 01 Р 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889485/24-10 (22) 20.03.85 (46) 30.10.86. Бюл. ¹- 40 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) В.С.Беззаботнов (53) 532.574(088.8) (56) Белогальский В.А., Власов Ю.Н. и др. ПМТФ, 1973, ¹ 5, 70-74.

Авторское свидетельство СССР № 49 1897, кл. G 01 Р 5 20, 1973. (54) СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ МАРКИРОВКИ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКО

РОСТНОЙ СТРУКТУРЫ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить область применения способа. В компо нент с плотностью, меньшей плотности жидкости, добавляют меченое вещество, например кристаллический порошок марганцево-кислого калия, в пропорции

10:1 и смешивают с компонентом плотностью, большей плотности воды, в массовом соотношении 10: 1:6. Объем 2 отрицательной плавучести метящего вещества из приготовленного раствора размещают на дне емкости с исследуемой жидкостью 1 и нарушают целостность его поверхностного слоя. Мелкодисперсные частицы, покрытые гидроАобной пленкой легкого компонента, всплывают из объема и образуют в жидкости меченую трассу 3, не искажающую структуру скоростей течения. По вели- чине и соотношению векторов смещения трассы 4 на отдельных уровнях судят о микроструктуре скоростей. 1 ил. С„

1О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения микроструктуры скоростей течения и плотностных неоднородностей в жидкости.

Цель изобретения — расширение области применения.

На чертеже изображена схема определения микроструктуры скоростей течения в жидкости.

На схеме представлены: исследуемая жидкость i объем метящего вещества

2, трасса меченой компоненты 3,, векторы смещения трассы 4.

Определение микроструктуры скоростей течения в жидкости осущест)эляют следующим образом.

Время существования трассы меченого вещества задают исходя иэ временных масштабов исследуемых процессов, которые в соответствии с задачами, решаемыми предлагаемым способом, нанаходятся в пределах от долей секунды до нескольких минут (поверхностные и внутренние волны, турбулентность, процессы эволюции вертикальной микроструктуры скоростей течения, плотностные неоднородности). Достоверный ряд измерений с учетом .эффекта дискретизации может быть получен в течение времени на порядок большего временного масштаба изменчивости процесса. Это значит, что если, например, масштаб характерной временной . изменчивости процесса равен 10 с, то время существования трассы меченого вещества должно быть не менее 1 мин °

После определения времени существования трассы выбирают компоненты раствора для создания жидкого объема с учетом их гидрофобности относительно жидкости и друг друга. При этом один компонент раствора должен иметь плотность больше плотности жидкости (например, четыреххлористый углерод с плотностью « 1,6 г/см ), а второй— меньше плотности жидкости (например, машинное масло с плотностью «0,,9 г/

/см ), В компонент, плотность которого меньше плотности жидкости,.добавляют меченое вещество, например кристаллический порошок марганцево-кислого калия, в пропорции 10мас.ч. машинного масла 1 мас.ч, кристаллического порошка марганца, и тщательно их перемешивают. Затем полученный раствор смешивают с компонентом, плотность которого больше плотности жидкости, беря последнюю в количестве 6 мас.ч.

В результате получается раствор, имеющий суммарную отрицательную, плавучесть в жидкости. На дне бассейна либо на специальной неподвижной площадке, расположенной ниже исследуемого слоя течений в жидкости 1, иэ приготовленного таким образом раствора при помощи какого-либо эжектирующего устройства в жидкость вводят объем метящего вещества 2 необходимых размеров. Размер вводимого объема определяется временем существования трассы и при задании его равным, например

1 мин, составит около О, 1 см . При помощи наконечника зжектирующего устройства нарушают целостность поверхностного слоя объема метящего вещес,тва, после чего силы поверхностного в натяжения поверхностной пленки объема уже не препятствуют всплыванию иэ него микрообъемов, состоящих из мелкодисперсных частиц меченого вещества, покрытых гидрофобной пленкой компонента, плотность которого меньше плотности жидкости. Гидрофобная пленка легкого компонента не позволяет частицам меченого компонента взаимодействовать с жидкостью (диффундироЗ0 вать в ней) и придает ей положительную плавучесть, т.е. воэможность подниматься из объема и образовывать меченую трассу 3 в жидкости. Получающийся таким образом кваэистационарный

З5 точечный источник трассы метящего вещества, практически не диффундирующего в жидкости, работает в течение определенного времени до полного израсходования в объеме компонента, 40 плотность которого меньше плотности жидкости, Так как меченые микрообъемы, состоящие из микрочастиц меченого вещества, покрытых гидрофобной.пленкой легкого компонента, имеют малы

45 размеры (порядка десятка микрон), трасса меченого вещества визуально наблюдается как непрерывная.

Принимающиеся в жидкости микрообъемы меченого вещества следует счи50 тать пассивными, т.е. не искажающими структуру скоростей течения.

Скорость подъема микрообъемов меченого вещества на порядок меньше скоростей течения в жидкости при из55 учении микроструктуры и не влияет н и них.

После создания непрерывной трассы в жидкости измеряют, например с помо1267260 всплывании меченого объема, о т л ичающий с я тем, что, с целью расширения области применения, объем отрицательной плавучести создают из смеси трех компонентов: меченого в формула изобретения

Составитель Ю.Власов

Техред Л.Олейник Корректор В.Синицкая

Редактор Т.Митейко

Заказ 5765/40 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 щью последовательного, через определенные промежутки времени, фотографирования трассы меченого вещества, векторы смещения трассы 4 на отдель.ных уровнях в исследуемом слое жидкости и по их величине .и соотношению между собой судят о микроструктуре скоростей течения в жидкости.

Способ пространственной маркировки жидкости для исследования скоростной структуры потоков, заключающийся в размещении в нижнем слое жидкости 15 объема отрицательной плавучести с последующим высвобождением из него меченого объема положительной плавучести и фоторегистрации деформации вертикального следа, полученного при виде мелкодисперсного порошка из марганцово-кислого калия,и двух гидрофобных относительно друг друга и жидкости жидких компонентов, имеющих плотности, большую и меньшую плотно-: сти жидкости, и изготовленных соответственно из четыреххлористого углерода и машинного масла, при этом указанные компоненты находятся в массовом соотношении 1:6:10 соответственно, а высвобождение меченого объема положительной плавучести прово дят путем нарушения целостно— сти объема отрицательной плавучести.