Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости
Изобретение относится к гидромеханике и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях. Целью изобретения является увеличение времени существования стратификации. Для этого в гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений стратифицированной жидкости, содержащий кольцевой канал, в котором установлен ротор с насаженными на него горизонтальными дисками, введены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков, причем каждая пластина перекрывает канал от внутренней стенки до соответствующего диска, нечетные диски имеют радиусы, превосходящие радиусы соседних четных дисков, а радиусы четных дисков различны. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51)5 Г 15 D 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР списочник из(:)ьгкт ния l,- .;",, (21) 4497336/31-?9 (22) 23,08,88 (46) 23 05 90, Бюл, И 19 (71) Институт прикладной физики
AH СССР (72) А,В,Иванов (53) 543.544(088,8). (56) Journal о Х Fluid Mechanics, 1971, т. 50, с. 535-545. (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ЛОТОК ДХЬЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ В СТРА ТИФИЦИРОВАННОЙ ПО ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к гидромеханике и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях, Изобретение относится к области гидромеханики и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях, Цель изобретения - увеличение времени существования стратификации.
На фиг.l изображен гидродинамический лоток, общий вид; на фиг.2разрез А-А на фиг,1„
Гидродинамический лоток содержит кольцевой канал 1, заполненный стратифицированной жидкостью, в котором расположены рабочая часть 2, отстойная часть 3 и секция 4, предназначенная для создания сдвигового течения, В секции 4 установленьг ротор 5 с насаженными на него дисками 6 и 7 и
Целью изобретения является увеличе, ние времени существования стратификации, Для этого в гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений стратифицированной жидкости, содержащий кольцевой канал, в котором установлен ротор с насаженными на него горизонтальными дисками,введены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков, причем каждая пластина перекрывает канал от внутренней стенки до соответствующего диска, нечетные диски имеют радиусы, превосходящие радиусы соседних четных дисков, а радиусы четных дисков различны, 2 ил. жестко связанные с внутренней стен- Мий кой 8 канала 1 пластины 9 и l О,,Ротор 5 кинематически связан с расположенным вне канала приводом 11, рас- фф положенным под каналом I на независимом основании (не показано), Для и связи ротора 5 с приводом ll в дне канала выполнено круглое отверстие с трубой )2. Ротор 5 выполнен в виде полого стакана 13, внутренний диаметр которого превышает наружный диаметр трубы 12, К дну стакана 13 при- ф@ креплен гладкий вал 14, связанный с приводом 11 посредством клиноременЪ ной передачи !5 через шкивы 16 и 17, В других вариантах исполнения привод
11 может располагаться над каналом 1, В этом случае ротор 5 выполняется в виде гладкого ваня, 1566108
Нечетные диски 6 предназначены для
1 разделения жидкости в секции 4 кана-, па 1 на горизонтальные слои и послой. ного увлечения находящейся в этих слоях жидкости в ламинарное движение за счет действия вязких сил, При этом расстояние между дисками 6 выбрано из условия, чтобы число Рейнольдса, характеризующее течение в слое, не пре- 10
: вьппало критического, !
Нечетные пластины 9 доходят до со(,ответствующих нечетных дисков 6, а четные пластины 10 частично расположены между нечетными дисками 6, при.,чем край их доходит до края соответствующих им по высоте четных дисков 7, Обращенный к дискам 6 и 7 край пластин.9 и 10 выполнен в форме дуги, При, этом переменная по ширине длина пластин 9 и 10 выбрана в соответствии с соотношением
1  — (К + Р), где В - расстояние от оси ротора 5 до внутренней торцовой стенки 8 25 канала 1:, R - радиус соответствующего диска ротора 5:, сР— гарантированный зазор между диском ротора 5 и пластиной 9 0 и 10.
Устройство работает следующим образом, Установленные в секции 4 нечетные диски 6 разделяют жидкость на слои, При вращении дисков 6 и 7 вследствие передачи крутящего момента от привода
11 за счет вязких сил происходит вовлечение слоев жидкости в движение.
При этом скорость движения слоев в секции 4 определяется главным образом скоростью вращения дисков 6 и 7, Поскольку радиусы четных дисков 7 меняются от слоя к слою, то и ширина слоев меняется от слоя к слою, После 45 прохождения через диски 6 и 7 слои плавно растекаются до ширины канала
1, Плавное растекание слоев ведет к изменению их скорости, причем слои наименьшей ширины в результате растекания замедляются в большей степени, а слои большей ширины - в меньшей степени, Это приводит к возникновению сдвнгового течения, Затем формировавшееся сдвиговое течение поступает в отстойную часть 3, предназначенную для улучшения его структуры, В частности, здесь происходит гашение неоднородностей профиля течения с масштабами порядка толщины дисков 6 и 7, После прохождения через отстой-. ную часть 3 поток поступает в рабочую часть 2, откуда после проведения исследования жидкость снова направляется в секцию 4, Формула и з о б р е т е н и я
Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости, содержащий кольцевой канал, в котором установлен по крайней мере один ротор с насаженными на него горизонтальными дисками, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения времени существования стратификации, в лотке оппозитно дискам ротора установлены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков ротора, а длина 1 пластин выбрана в соответствии с соотношением 1 =  — (R + Р), где  — расстояние or оси ротора до внутренней торцовой стенки канала;
К - радиус соответствующего диска ротора;
Р— гарантированный зазор между диском ротора и пластиной, причем радиус нечетных дисков ротора выбран постоянным, большим радиуса любого из четных дисков, а радиусы четных дисков ротора выбраны переменными, 1566108
Фаг1
Составитель В,Яковенко
Техред Л.0лийцык Корректор М.Шароши
Редактор Е,Папп
Подписное
Тираж 519
Заказ 1210
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
