Турбулизатор и способ турбулизации потока

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может быть использовано для определения сопротивления набегающему потоку малых моделей объектов при испытаниях. Устройство выполнено в виде решетки шириной В_T, высотой h_T, заглубляемой на высоту Т, образованной стержнями шагом Δ, закрепленными в опорном контуре, и располагается на некотором расстоянии перед испытуемым объектом. Причем оно установлено с возможностью независимого перемещения относительно испытуемого объекта и крепится на объекте и/или теле, возможно, телах, двигающихся совместно с испытуемым объектом, в частности, к испытательной гондоле. Также оно может быть образовано системой частных турбулизаторов, выполненных в виде решеток с разным размером ячеек, с возможностью независимого перемещения их относительно друг друга, в том числе путем закрепления на разных телах, и расположенных преимущественно последовательно. Частные турбулизаторы могут выполняться в виде решеток, в частности, с разным основным направлением стержней решетки. Способ заключается в размещении турбулизатора перед испытуемым объектом с возможностью независимого перемещения относительно испытуемого объекта и креплении на объекте и/или теле, возможно, телах, двигающихся совместно с испытуемым объектом, в частности, к испытательной гондоле. При этом положение турбулизатора относительно испытуемого объекта, в частности расстояние и перемещение относительно испытуемого объекта, а также заглубление и, возможно, габаритные размеры выбираются на основе сопоставления результатов прогонки тарировочных объектов разных масштабов. Технический результат заключается в возможности исследования малых моделей и выявления влияния местных сопротивлений поверхности модели. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к определению сопротивления набегающему потоку малых моделей объектов при испытаниях.

Известны турбулизаторы [1], представляющие собой проволоку диаметром 1,0-1,5 мм, устанавливаемые на поверхности модели корпуса судна в районе первого теоретического шпангоута или штифтовые в виде цилиндров диаметром 3 мм и высотой 2,5 мм. Указанные турбулизаторы не позволяют исследовать модели малых масштабов и влияние местных сопротивлений корпуса, например местных дефектов корпуса судна в виде гофрировки наружной обшивки.

Задачей, на которую направлено изобретение, является предварительное обеспечение турбулизации потока, набегающего на испытуемый образец.

Технический результат, достигаемый при этом, - возможность исследования малых моделей и выявления влияния местных сопротивлений поверхности модели.

Для достижения указанного технического результата используются выносные (относительно испытуемого образца), в частности, решетчатые конструкции турбулизаторов, возможно, с разным основным направлением решетки. При этом турбулизатор может быть образован как система частных турбулизаторов.

Турбулизатор (систему турбулизаторов) располагают перед испытуемым объектом на некотором расстоянии, на пути набегающего потока. Причем он может быть закреплен как на самом испытуемом объекте, так и отдельно и перемещаться от него на определенном (возможно, и переменном) расстоянии, при этом может изменяться и его заглубление. В качестве механизмов изменения расстояния могут использоваться, в частности, механизмы винтовой и цепной подачи. Для определения усилия воздействия потока на турбулизатор он может оснащаться отдельным от испытуемого объекта динамометром. При применении турбулизатора, как системы последовательно расположенных частных турбулизаторов, каждый из них может иметь независимый привод и регистратор усилий, крепиться на разных телах, в том числе и на нескольких. При этом частные турбулизаторы могут иметь взаимно перпендикулярное основное расположение стержней. Порядок расположения и перемещения турбулизатора (системы турбулизаторов) и, возможно, габаритные размеры определяются на основе результатов прогонки тарировочных объектов разных масштабов.

На фиг.1 изображена схема испытания модели судового корпуса с закреплением турбулизатора на тележке (гандоле) опытового бассейна; на фиг.2 - схема испытания модели судового корпуса с турбулизатором, закрепленным на модели; на фиг.3 - вариант решетчатого выносного турбулизатора с вертикальными щелями (ячейками).

Экспериментальное устройство состоит (фиг.1, 2) из тележки 1, буксирного колеса 2, ведомого колеса 3, испытательной гондолы 4 динамометра 5 модели 6, ножа 7, ножен 8, турбулизатора 9, оснащенного динамометром 10 с кронштейном 11 и механизмами изменения расстояния до исследуемого объекта, выполненными, в частности, в виде винтовой подачи 12, консоли 13. Турбулизатор 9 (фиг.3) состоит из решетки шириной В_Т, высотой h_Т, заглубляемой на высоту Т, образованной стержнями 13 с шагом Δ, закрепленными в опорном контуре 14.

Турбулизатор работает следующим образом. Набегающий поток, проходя через решетку турбулизатора 9, предварительно турбулизуется, что позволяет уйти от ламинарного обтекания на подавляющей части поверхности испытуемого объекта. При моделировании разгона и торможения испытуемых объектов возможно изменение расстояния от выносного турбулизатора до испытуемого объекта при помощи механизма подачи 12. При креплении турбулизатора 9 на исследуемом объекте показания динамометра 10 (при отсутствии у турбулизатора динамометра возможна его отдельная прогонка с креплением на ножны 7) вычитаются из показаний динамометра испытуемого объекта 5, и получается значение собственно сопротивления исследуемого объекта. Предусмотрено применение турбулизатора в виде системы последовательно расположенных частных турбулизаторов с решетками разной геометрии, в частности с разными ячейками и/или направлением стержней 1. Расстояние от турбулизатора 9 до испытуемого объекта 6 и расстояние между частными турбулизаторами выбирается на основе сопоставления результатов прогонки тарировочных объектов разных масштабов.

Источники информации

1. Справочник по теории корабля. В трех томах. Под ред. Я.И.Войткунского, Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители. Том первый. Л.: Судостроение, 1895. - С.321-322.

1. Турбулизатор, отличающийся тем, что он выполнен в виде решетки шириной В_T, высотой h_T, заглубляемой на высоту Т, образованной стержнями с шагом Δ, закрепленными в опорном контуре, располагается перед испытуемым объектом с возможностью независимого перемещения относительно испытуемого объекта и крепится на объекте и/или теле, возможно телах, двигающихся совместно с испытуемым объектом, в частности к испытательной гондоле.

2. Турбулизатор по п.1, отличающийся тем, что он может быть образован системой частных турбулизаторов, выполненных в виде решеток с разным размером ячеек, с возможностью независимого перемещения относительно друг друга, в том числе путем закрепления на разных телах, и расположенных преимущественно последовательно.

3. Турбулизатор по п.2, отличающийся тем, что частные турбулизаторы выполняются в виде решеток, в частности, с разным основным направлением стержней решетки.

4. Турбулизатор по п.3, отличающийся тем, что частные турбулизаторы, расположенные последовательно, имеют взаимно перпендикулярное основное направление стержней.

5. Способ турбулизации потока, отличающийся тем, что турбулизатор располагается перед испытуемым объектом с возможностью независимого перемещения относительно испытуемого объекта и крепится на объекте и/или теле, возможно телах, двигающихся совместно с испытуемым объектом, в частности к испытательной гондоле.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что положение турбулизатора относительно испытуемого объекта, а также заглубление и, возможно, габаритные размеры выбираются на основе сопоставления результатов прогонки тарировочных объектов разных масштабов.