Устройство для моделирования вихревых течений в турбомашинах

 

1 48740I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 13.08.73 (21) 1956393/18-24 (51) Ч. Кл. G 06д 7/57 с присоединением заявки ¹

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 05.10.75. Бюллетень ¹ 37 (53) У Д К 681.333 (088.8) Дата опубликования описания 20.01.76 (72) Авторы изобретения

А. О. Дитман, Б. А. Парфенов и A. H. Филиппов

Ленинградский институт водного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ

ТЕЧЕНИЙ В ТУРБОМАШИНАХ

Государственный комитет (32) Приоритет

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для изучения трехмерного потока в решетках лопаточных профилей турбомашин.

Известно устройство, содержащее модель исследуемой области, подвижный контактный датчик, задающий генератор и усилитель, соединенный с компенсатором, предназначенное для моделирования двухмерного потока несжимаемой жидкости в решетках лопаточных профилей. Однако при моделировании реального трехмерного течения такое устройство не позволяет учесть влияние поворота потока в меридиальной плоскости. При исследовании трехмерного потока в рабочем колесе центробежного компрессора получают решение, требующее его корректировки с помощью расчета.

Предложенное устройство позволяет существенно расширить класс решаемых задач, включая задачу об учете влияния трехмерности потока на основе электромагнитного моделирования течения на осесимметричной поверхности тока в слое переменной толщины, и повысить точность эксперимента.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве модель исследуемой области выполнена в виде многослойной проводящей среды таким образом, чтобы толщина проводящей среды и осесимметричной поверхности тока сохранялись в соответствен. ных точках. Соответствие этих точек устанавливается на основе конформного преобразования осесимметричной поверхности тока на

5 плоскость.

В относительном движении течение в полученной модели будет двухмерным, но вихревым. Вихрь вектора скорости в каждой точке является функцией кривизны осесимметрич10 пой поверхности тока и радиуса колеса. Для воспроизведения в модели исследуемой области индукционного электрического поля с тем же распределением вихрей необходимо, чтобы эта модель находилась в переменном магнит15 ном поле, нормальная составляющая индукция которого моделирует составляющую угловой скорости.

Генератором переменного магнитного поля с заданным распределением нормальной составляющей магнитной индукции является плоская катушка индуктивности, распределение витков которой находят путем решения внешней задачи Неймана для полупространства с заданным распределением нормальной составляющей градиента потенциала по области, подобной области катушки, и постоянным значением потенциала по всей остальной плоскости полупространства. Интервалы равного приращения потенциала являются в данном случае трубками равного поверхностного то487401

15 ка. По полученному распрсдс,.сншо выкладываются витки катушки и последовательно соединяются один с другим. При подключении такой катушки к источнику переменного»апряжения получают требуемое распределение магнитного поля, в котором расположена модель исследуемой области.

Граничные условия непротекания по профилям лопаток выполняются автоматически.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для моделирования вихревых течений в турбомашинах.

Модель исследуемой области 1 представляет собой многослойную пластину переменной толщины, сваренную из листов фольги и выполненную на основе конформного отображения осесимметричпой поверхности тока в слое переменной тол.цины таким образом, что толщина слоя в соответственных точках поверхности вращения и пластины не изменяется.

Для создания вихревой составляющей электрического поля модель 1 укладывают на плоскую катушку индуктивности 2, которую питают с помощью блока питания 3, содержащего задающий генератор 4 и усилитель 5. Напряженность электрического поля модели 1 измеряется подвижными контактными датчиками 6, соединенными с компенсатором 7 измерительного блока 8.

Моделирование циркуляционной и потенциальной составляющей суммарного поля скоростей осуществляется с помощью установки, выбранной в качестве прототипа.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение от задающего генератора через усилитель 5 поступает на катушку индуктивности 2. Напряженность электрического поля в модели 1 регистрируется с помощью подвижного контактного датчика 6 на измерительном блоке 8. Измерение напряженности проводится по всей поверхности модели 1.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования вихревых течений в турбомашинах, содержащее модель исследуемой области, подвижный контактный датчик, соединенный с компенсатором, и задающий генератор, соединенный с усилителем, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности моделирования, оно содержит плоскую катушку индуктивности, моделирующую вектор угловой скорости потока, установленну:ю параллельно плоскости модели исследуемого поля и подключенную к усилителю, а модель исследуемой области выполнена в виде многослойной проводящей среды переменной толщины.

487401

Составитель А. Филиппов

Техред Н. Ханеева

Редактор Л. Утехина

Корректор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3269/12 Изд. ËÜ 37 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мшшстров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475