Устройство для моделирования турбулентных областей в стратифицированной жидкости

 

Изобретение касается исследования процессов, происходящих в жидкое- .ти, а именно моделирования турбулент- . ных областей в стратифицированной жидкости. Целью изобретения является повышение качества моделирования процессов турбулентного перемешивания устойчиво ; с гратифицированной жидкости . Прозрачный поток с одной или с двух противолежащих сторон сообщается с прозрачным баком. В лотке с возможностью перемещения к бакам и от них расположен ограничивающий цилиндр для моделирования дополнител1зного потока, который может состоять из двух частей. В цилиндре расположен нож, совершающий возвратно-поступательное и вращательное движения. После перемешивания объема, заключенного в цилиндре, последний вместе с ножом вьтодят из лотка в бак и исследуют взаимодействие потоков. Для моделирования неустойчивых течений используют ограничивающий цилиндр эллиптической формы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5 А1 (19) (11) (S1) 4 С 09 В 23/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4091133/31-12 (22) 11.05.86 (46) 15.05.88, Бюл. Ф 18 (71) Институт гидромеханики АН УССР (72) С.И.Константинов, В.И.Кошевой, А.И.Кулик, В.С.Мадерич, В.И.Никишов и А.Г.Стеценко (53) 658.386(088.8) (56) Journal of Fluid Mechanics. Чо1.

35, part ° 3. Creat Britain. 1969, р. 53 1-544. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТУРБУЛЕНТНЫХ ОБЛАСТЕЙ В СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение касается исследования процессов, происходящих в жидкос.ти, а именно моделирования турбулент.ных областей в стратифицированной жидкости. Целью изобретения является повышение качества моделирования процессов турбулентного перемешивания устойчиво стратифицированной жидкости. Прозрачный поток с одной или с двух противолежащих сторон сообщается с прозрачным баком. В лотке с возможностью перемещения к бакам и от них расположен ограничивающий цилиндр для моделирования дополнительного потока, который может состоять из двух частей. В цилиндре расположен нож, совершающий возвратно-поступательное и вращательное движения. После перемешивания объема, заключенного в цилиндре, последний вместе с ножом выводят из лотка в бак и исследуют взаимодействие потоков. Для моделирования неустойчивых течений используют ограничивающий цилиндр эллиптической формы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1396155

Изобретение относится к созданию сРедств изучения процес. ов, происходящих в жидкости, посредством научно-. го моделирования изучаемых явлений и может быть использовано для лабораторного моделирования процессов тепломаесопереноса и взаимодействия внутренних волн с гидрофизическими полями океана с целью разработки методов долгосрочного прогнозирования состояния системы океан-атмосфера.

Целью изобретения является повышение качества моделирования процессов турбулентного перемешивания устойчи- 15 во стратифицированной жидкости.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг„ 2— то же, с двумя баками и ограничивающим цилиндром из двух частей. 20

В лоток 1 с прозрачными стенками, заполненный жидкостью, моделирующей основной поток, помещен в определенном условиями эксперимента месте, например в центре лотка, тонкостен- 25 . ный круговой цилиндр 2, внутри коч орого расположен плоский нож 3, У одной из боковых стенок цилиндра в месте выхода ограничивающего цилиндра иэ лотка имеется прозрачный бак 4 с во- ЗО дой, Ограничивающий тонкостенный цилиндр и устРойство перемешивания могут быть выполнены из двух частей.

Имеется два бака 4 с водой с двух противоположных боковых сторон лотка.

В баках 4 находится жидкость 5 той же стратификации, что и в лотке

Устройство работает следующим образом. 40

После заполнения лотка 1 и бака

4 жидкостью 5 требуемой стратификации цилиндр 2 с находяшимся внутри него ножом 3 вводится через боковую стенку в лоток 1 в предусмотренное условиями эксперимента место. Внутрь цилиндра 2 для визуализации эксперимента вводится краситель.

Плоский нож 3 в зависимости от целей и задач эксперимента совершает колебательные или вращательные движения относительно своей продольной оси внутри ограничивающего цилиндра, перемешивая окрашенную жидкость и генерируя турбулентность как с наличием закрутки„ так и без нее, Скорость вращения или частота колебаний ножа 3, а также продолжительность перемешивания задаются из условий эксперимента. По окончании перемешивания цилиндр 2 одновременно с ножом 3 убирается через боковую стенку лотка 1 в бак 4.

Если ограничивающий тонкостенный цилиндр 2 выполнен иэ двух равных плотно стыкующихся частей (фиг. 2), то принципиальная схема работы устройства и условия перемешивания окрашенной жидкости, находящейся внутри цилиндра, не изменяются. При постоянной ширине лотка 1 и скорости вывода частей цилиндра 2 и ножей 3 вдвое сокращается время вывода частей цилиндра из лотка, что позволяет получить более качественные результаты моделирования турбулентной области, которая генерируется внутри ограничивающего цилиндра. Скорость вывода цилиндра 2 из лотка 1 должна быть постоянна и выбирается с учетом целей и задач эксперимента и масштабного эффекта моделирующей установки.

Горизонтальное расположение ограничивающей цилиндрической поверхности позволяет более точно моделировать процессы перемешивания, происходящие в океане, выполнение цилиндра тонкостенным, а устройства перемешивания в виде плоского ножа позволйет добиваться минимального искажения полученной области перемешивания при выводе их из лотка.

Выполнение ограничивающего цилиндра с основанием в виде круга позволяет отработать методику и изучить основные процессы и явления, происходящие в мировом океане при взаимодействии внутренних вопи с его гидрофизическими полями. Некруговой ограничивающий цилиндр позволяет моделировать более широкий класс реаль" ных процессов,так как области перемешивания, возникающие в результате неустойчивости течений и внутренних волн, имеют, в основном, сплющенную форму.

Выполнение ограничивающего цилиндра и устройства перемешивания в виде двух половинок позволяет расширить лоток и тем самым уменьшить трение о боковые стенки, Кроме того, при одной и той же ширине лотка позволяет лучше сохранить симметричность формы перемешиваемой области по горизонтали.

1396155 формула изобретения

1. Устройство для моделирования турбулентных областей в стратифици5 рованной жидкости, содержащее прозрачный прямоугольный лоток с жидкостью, моделирующей основной поток, бак с водой, сообщающийся и смежный с лотком, и ограничивающий цилиндр для моделирования дополнительного потока, внутри которого расположен с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения перемешивающий жидкость элемент, о т л и ч а ю - 15 щ е е с я тем, что, с целью повышения качества моделирования процессов турбулентного перемешивания устойчиво стратифицированной жидкости, ограничивающий цилиндр расположен 2р горизонтально в зоне расположения стенки бака, смежной со стенкой лотка, и с возможностью перемещения вдоль бака и поперек лотка одновременно с перемещением перемешивающего жидкость элемента, при этом последний выполнен в виде плоского ножа, а бак выполнен из прозрачного материала.

2. Устройство по п ..1, о т л ич а ю щ е е с. я тем, что ограничивающий цилиндр имеет в поперечном сечении эллиптическую форму.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно имеет дополнительный прозрачный сообщающийся с лотком бак с водой, противолежащий основному баку, и дополнительный нож, при этом цилиндр состо- ит из двух одинаковых плотно стыкующихся частей, установленных с возможностью перемещения в противолежащие баки и несущих заключенные в себе ножи.

1396155

Составитель Р.Ужвий

Редактор A,Ëåæíèíà Техред М.Дидык

Корректор В.Гирняк

Заказ 2498/51 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4