Устройство для визуализации обтекания аэродинамического объекта

 

Изобретение относится к экспериментальной эродинамике и может быть использовано при изучении обтекания различных аэродинамических объектов, а также течений в газодинамических устройствах. Целью изобретения является повышение достоверности информации о приповерхностном течении газа и расширение диапазона условий испытаний. Устройство содержит размещенные на исследуемой поверхности объекта 3 высоковольтный 5 и низковольтный б электроды, соединенные с источником 1 импульсов высокого напряжения Исследуемый объект 3 выполнен с диэлектрическим покрытием 4, под которым размещен инициирующий электрод 8, гальванически или емкостно подсоединенный к электроду 6 При подаче высоковольтного импульса от источника 1 на электрод 5 под воздействием высокой напряженности электрического поля, создаваемого инициирующим электродом 8, возникает скользящий по поверхности искровой разрядный канал 7, который сносится вниз по потоку газа по поверхности объекта 3. визуализируя его обтекание Повторные импульсы напряжения подпитывают разрядный канал при его смещении вниз по потоку 1 з.п флы, 2 ил

,, Ы„, 1749742 Al

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 601 М 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ)-СИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1...., " .- ..: - 2 (21) 4788299/23 - Целью изобретения является повышение (22) 31.01.90 . " : - ".: -:: достоверности информации о приповерхно(46) 23.07.92. Sion 27 стном течении газа и расширение диапазо(71) Государственный оптическйй институт . на условий испытаний. Устройство

- им, С.И. Вавилова: . - -.;": содержит размещенные на исследуемой по(72) М.Ф. Борисов, М;Ф.Данилов, И,Г.Лит- верхности объекта 3 высоковольтный 5 и винова и А,H. Сидоров .,:...: -:низковольтный 6 электроды, соединенные с (56) Власов Ю.Н, и др. Устройство для фор- . - источййком 1 импульсов высокого напряжемировайия в потоке тепловой метки лазер-: ния. Исследуемый объект 3 выполнен с диэным лучом —: Теплофиэика высоких лектрическим покрытием 4, под которым температур, 1972, М 5. с. 1135, -: : размещен иницйирувщий электрод 8, галь;, Zeltschrlft fur Kino-Teehnlk, 1958, М 9, s. ванически или емкостно подсоединенный к

254-258. .. ......:: .. электроду 6, При подаче высоковольтного

Фрюгель Ф. Имйульсная техника, М;-Л„импульса от источника 1 на электрод 5 под

Энергия, 1965, с. 346-350,: " воздействием высокой напряженности (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦЙИ электрического поля, создаваемого иниции-,.

ОБТЕКАНЙя АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО рующим электродом "8, возникает скользя- З . ОБЪЕКТА . . щий по поверхности искровой разрядный канал 7, который сносится вниз по йотоку (57) Изобретение относйтся.к эксперимен -. газа по поверхности объекта 3, виэуализи: . тальной эродинамике и.может быть исйоль --,, руя его обтекание. Повторнике импульсы иазовано при изучении обтеканйя различных пряжения подпитывают разрядный. канал аэродинамических объектов, а также тече- при его смещении вниз по потоку. 1 з.п,фний в газодинамических устройствах; лы,2 ил.

«4

1749742

20

50

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть ис-. пользовано при изучении обтекания различных аэродинамических объектов, а также течений-в газодинамических устройствах.

Известно устройство для визуализации обтекания методом формирования в потоке тепловой метки лазерным лучом, которое позволяет определять скорости течения на различнйх участках наряду с картйной наглядного их распределения вдоль создающего метку л ча.

Однако это устройство пригодно главным образом для диагностики потока жидкости и требует для визуализации теневого или интерференционного метода регистрации. Возможно применение его в газовой среде в виде лазерной искры, но это сопряжено со значительными трудностями, так как необходима высокая мощность лазерного ймпульса и длиннофокусная оптика для получения протяженйой искры.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности и достигнутому результату является устройство для визуализации обтекания аэродинамического объекта, включающее основные электроды, размещенные на исследуемой повехности обьекта, выполненной с диэлектрическим покрытием, соединенный с электродами Высоковольтный импульсный источник тока и средства регистрации свечения канала разряда в разрядном промежутке между электродами, Это устройство позволяет создавать и периодически подпитывать малоэнергетичный искровой разряд поперек потока газа.

Дрейфуя в потоке, периодически вспыхивающий искровой канал визуализирует картину течения. Однако трудности возникают . при использовании такого устройства для визуализации приповерхностного,течения газа. Если металлический обьект сам является одним из электродов разряда. выброс металлической плазмы затемняет изображение искрового канала.. Кроме того, при наклоне искрового канала к поверхности объекта под углом менее 45, перескосом происходит его спрямление по кратчайшему пути, Если же объект из диэлектрика, то изображение приповерхностного течения сильно искажается и возможен обрыв искрового канала, Кроме того, реальные величины напряжений питания (60 кВ) ограничивают длину искрового канала в атмосфере несколькими сантиметрами, а при повышенных давлениях или в среде более электроотрицательных газов — до еще более меньших значений. Это является одной из главных причин, ограничивающих практическое применение устройства.

Цель изобретения — повышение достоверности информации о приповерхностном течении газа и расширение диапазона условий испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее основные электроды, размещенные на исследуемой поверхности объекта, выполненного с диэлектрическим покрытием, соединенный с электродами высоковольтный импульсный источник тока и средства регистрации свечения канала разряда в разрядном промежутке между электродами. снабжено дополнительным инициирующим электродом, выполненным в виде размещенного под диэлектрическим покрытием,проводника. Электрически соедийенного с одним из электродов.

При этом проводнйк инициирующего электрода выполнен в вйде ленты, имеющей ширину не менее 0,03 длины разрядного промежутка.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг,2 — осциолграмма импульсов напряжения источника питания устройства, Устройство содержит источник 1. импульсов высокого напряжения, обдуваемый потоком 2 объект 3. диэлектрическое. покрытие 4 на поверхности объекта 3, расположенные на этом покрытии 4 высоковольный

5 и низковольтный 6 электроды и размещенный под диэлектрическим покрытием 4 в месте образования разрядного канэла 7 (в виде скользящей по поверхности покрытия

4 искры) инициирующий электрод 8 (инициатор), гальванически или емкостно подсоединенный к электроду 6, Устройство работает следующим образом, При подаче высоковольтного импульса от источника 1 на электрод 5, благодаря высокой напряженности поля, обеспечиваемой присутствием инициирующего электрода 8, развивается скользящая искра— разрядный канал 7, точно повторяющий форму поверхности. Обдувающий поток 2 сносит какал 7 и следующий импульс напряжения застает его в новом месте. При этом происходит новая вспышка и дополнительная ионизация успевшей частично рекомбинировать плазмы канала 7, Таким образом, можно проследить путь возникшего разрядного канала 7 даже за пределами объекта, а измеряя сдвиг участков канала 7 за время. между импульсами — получить значения локальных скоростей по всему полю, 1749742 отклонений разрядного канала от поверхности в потоке, исключается.

1 I

I

ЙВче

Составитель В, Шкатов

Техред M.Moðråíòàë Корректор Л. Ьескид

Редактор А, Козориз

Заказ 2589 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Отличительной особенностью скользящего разряда по сравнению со свободой искрой является большая его длина при сравнительно низком напряжении пробоя, что дает возможность в десятки раз увели- 5 чить размеры исследуемых объектов и уменьшить габариты оборудования при сохранении необходимой электропрочности и электробезопасности, В предлагаемом устройстве формиро- 10 вание скользящего разряда непосредственно на поверхности обдуваемого объекта позволяет точно задать начальное положение разрядного канала в пограничном слое потока при весьма сложной форме поверх- 15 ности как вогнутой, так и выпуклой.

При этом собственная конфигурация разрядного канала не вносит искажений в картину течения даже при сильной зависимости локальной скорости газа от высоты 20 над обдуваемой поверхностью, так как в отличие от свободной искры изгибы разрядного канала скользящей искры локализуются строго у поверхности диэлектрика, т,е. лежат в одном скоростном слое. 25

Таким образом, Ошибка, связанная с . выявлением и усилением фл юктуационных

Формула изобретения

-1. Устройство для визуализации обтекания аэродинамического объекта, включающее основные электроды, размещенные на исследуемой поверхности объекта, выполненной с диэлектрическим покрытием, соединенный с электродами высоковольтный импульсный источник тока и средства регистрации свечения канала разряда в разрядном промежутке между электродами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности информации о приповерхностном течении газа и расширения диапазона условий испытаний, оно снабжено дополнительным инициирующим электродом, выполненным в виде размещенного под диэлектрическим покрытием проводника. электрически соединенного с одним из электродов.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что .проводник инициирующего электрода выполнен в виде ленты, имеющей ширину не менее 0,03 длины разрядного промежутка.