Установка для моделирования гидродинамических процессов

Изобретение относится к области физического моделирования динамических процессов и может быть использовано для моделирования физических явлений в гидросфере и атмосфере, в частности для моделирования вихревых явлений. Устройство содержит заполненный жидкостью сосуд с дифференциально вращающимся плоским дном, вводится вертикальная, расположенная вдоль диаметра сосуда и прикрепленная к нему рамка. В центре верхней части рамки находится вращающийся диск с закрепленной на нем передающей телевизионной камерой, а край вращающегося диска соприкасается с фрикционом, установленным на оси мотора, который вместе с системой управления также крепится к верхней части рамки. Технический результат заключается в расширении диапазона данных о гидродинамических процессах, получаемых при проведении экспериментов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области физического моделирования гидродинамических процессов и может быть использовано для моделирования геофизических явлений в гидросфере и атмосфере, в частности, для моделирования вихревых явлений.

Метод физического моделирования динамических явлений и процессов в океане и атмосфере широко используется в геофизике. Известно множество моделирующих установок, описание которых можно найти в научной литературе, в частности, описание установки с дифференциальным вращающимся дном, содержащей цилиндрический сосуд, заполненный жидкостью, внутри которого был вмонтирован коаксиально вращающийся диск (В.В. Алексеев, С. В. Киселева, С.С. Лаппо «Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане.» Москва: Наука 2005 г с. 66) В этой установке движение жидкости генерировалось за счет вращения цилиндрического сосуда и диска с различными угловыми скоростями.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка с дифференциально вращающимся плоским дном (А.с. СССР №647572 Геогидравлическая модель Опубл. 18.02.79.Бюл. №6). Установка содержит цилиндрический сосуд, дно которого выполнено из центрального диска и концентрических колец, связанных с механизмом вращения.

Установка работает следующим образом. Сосуд заполняется жидкостью до определенного уровня и включается механизм вращения. Концентрические диски и центральное кольцо вращаются с разными угловыми скоростями, которые перед проведением эксперимента устанавливаются с помощью механизма вращения. Величина скоростей определяется задачей эксперимента. Возникающая в процессе эксперимента гидродинамическая картина в сосуде наблюдается визуально либо фиксируется с помощью фото или телеаппаратуры.

Недостатком установки является узкий диапазон данных о гидродинамических процессах, получаемых при проведении экспериментов.

Задачей изобретения является расширение диапазона данных о гидродинамических процессах, получаемых при проведении экспериментов.

Техническим результатом является широкий диапазон данных о гидродинамических процессах, получаемых при проведении экспериментов.

Технический результат достигается тем, что в установку для моделирования гидродинамических процессов, содержащую заполненный жидкостью сосуд с плоским дном, выполненным в виде центрального диска и концентрических колец, связанных с механизмом вращения, вводится вертикальная, расположенная вдоль диаметра сосуда и прикрепленная к нему рамка, в центре верхней части которой находится вращающийся диск с закрепленной на нем передающей телевизионной камерой, а край вращающегося диска соприкасается с фрикционом, установленном на оси мотора, который, вместе с системой управления, также крепится к верхней части рамки.

Введение вертикальной рамки и прикрепленного к ней вращающегося диска с передающей телевизионной камерой позволяет получать, путем подбора скорости вращения диска, стационарную картину гидродинамических явлений, возникающих при проведении экспериментов, что дает возможность расширить диапазон данных об их динамике.

Схема установки для моделирования гидродинамических процессов представлена на фиг. 1. Установка содержит заполненный жидкостью сосуд 1 с плоским дном, выполненным в виде центрального диска 2 и концентрических колец 3, связанных с механизмом вращения 4. К сосуду 1 крепится вертикальная, расположенная вдоль его диаметра рамка 5, в центре верхней части которой находится вращающийся диск 6, с закрепленной на нем передающей телевизионной камерой 7. Край вращающегося диска 6 соприкасается с фрикционом 8, установленном на оси мотора 9, который вместе с системой управления 10 крепится к верхней части рамки 5. Для регулировки скорости вращения мотора 9 может быть использована стандартная система управления, например, система, коротая применяется для регулирования скорости вращения мотора в моделях самолетов.

Установка работает следующим образом. При подготовке эксперимента в зависимости от поставленной задачи с помощью механизма вращения задают разные скорости вращения центрального диска 2 и концентрических колец 3. Затем в сосуд наливают жидкость до определенного уровня и включают одновременно механизм вращения 4, мотор 9 и телевизионную камеру 7. Изменяя скорость вращения мотора 9 добиваются того, чтобы телевизионная картина передающей камеры 7 стала стационарной. По этой стационарной картине в ходе проведения эксперимента можно изучать гидродинамические процессы и получать необходимые данные. Например, при возникновении вихрей можно измерить их диаметр, спиновую скорость собственного вращения. Меняя скорости вращения колец можно проследить процесс изменения вихревой картины. Таким образом, по стационарной телевизионной картине в ходе проведения эксперимента можно решать многочисленные задачи исследования гидродинамических явлений, моделирующих геофизические процессы в гидросфере и атмосфере.

Была создана установка для моделирования гидродинамических процессов. Проведенные на ней эксперимент показали, что с ее помощью существенно повышаются возможности изучения геофизических процессов в гидросфере и атмосфере в результате расширения области получаемых данных при проведении экспериментов.

Установка для моделирования гидродинамических процессов, содержащая заполненный жидкостью сосуд с плоским дном, выполненным в виде центрального диска и концентрических колец, связанных с механизмом вращения, отличающаяся тем, что в установку вводится вертикальная, расположенная вдоль диаметра сосуда и прикрепленная к нему рамка, в центре верхней части которой находится вращающийся диск с закрепленной на нем передающей телевизионной камерой, а край вращающегося диска соприкасается с фрикционом, установленным на оси мотора, который вместе с системой управления также крепится к верхней части рамки.