Способ моделирования безнапорных потоков с произвольной формой свободной поверхности

 

ОПИСАН

ИЗОБРЕТЕНИЯ

"- 1м

И Е (ii) 523425

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.74. (21) 2038975/24 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. С 06G 7/57

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621-525 (088.8) Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 27.О8.76 (72) Авторы изобретения

В. A. Киссин и А. М, Прудовский (71) Заявитель

Научно -исследовательский сектор Всесоюзного ордена Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского института

«Гидропроект» им. С. Я. Жука (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ БЕЗНАПОРНЫХ ПОТОКОВ

С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ГосудаРственный комитет (23) Г1риоритет

Изобретение относи ся к области аналоговых способов исследования безнапорных потоков с произвольной формой свободной поверхности.

Известен аналоговый способ моделирования безнапорных потоков, который основан на подобии законов движения воды в открытых руслах и тсстечении через затопленные отверстия на модели, состоящей из системы емкостей, соединенных между собой каналами с переменными гидравлическими сопротивлениями.

Ввиду инерционности механизмов управления модели этот способ не .применим для исследования безналорных потоков с неравномерным установившимися и неустановившимся движением.

Наиболее близким к изобретению является способ моделирования безна порных потоков с произволыной формой свободной поверхности путем создания аналогового напорного потока на гидромеханической модели малого масшта ба, в котором неподвижная жесткая стенка,воспроизводит неизменную свободную поверхность безна порното потока.

Этот способ дает возможность моделировать участки .водоема согласно закону подобия Рей нольдса на сколь угодно малых моделях, не нарушая подобия явлений, и применяется только для исследований установившихся потоков, свободная поверхность которых практически представляет собой плоскость.

Известный опособ также не поз|валяет исследовать безнаоторные потоки с резко неравномерным установившимся и неустановившимся движением, поскольку стенка, воопроизводя щая свободную поверхность, жесткая и неподвижная.

1р Цель изобретения — повышение точности моделирования, т. е. создание такого способа, который позволяет исследовать все установи вшиеся и неустановившиеся потоки на гидромеханических моделях малых,геометри15 ческих размеров с высокой точностью.

Это достигается тем, что взаимное расположение отдельных участков свободной поверхности безнапорного потока воспроизводят

20 перемещением участков стенки гидромеханической модели пропорционально изменению давления .потока на этих участках.

Спо соб может быть проиллюстрирован устройством, представляющим собой автомати25 зированную систему управлвния параметрами на порного аналогового потока, которое обеспечивает по заданным начальным граничным входным, параметрам обратную связь между параметрами напорного потока и его вход30 ными параметрами в соответствии с системой, 523425

30

40 существующей для безн а парного потока . (см. чертеж) .

Устройство состоит из на парного лотка 1, к верхней съемной крышке которого прикреплен слой 2 у пругого материала, а к нижней— макет 3 рельефа, аккумулирующей емкости

4, образующей вместе с системой 5 подвода и отвода воды замкнутый цикл циркуляции, регулирующих органов в виде регулирующего

6 и быстродействующего 7 затворов, элемента

8 для изменения уклона дна и регистраторов 9.

Олособ может быть осуществлен следующим образом.

По заданному зн ачению геометрического масштаба принимают значение коэффициента пропорциональности между перемещениями границы и давлением в напорном потоке.

Затем создают одну из границ напорного потока в виде совокупности отдельных взаимозависимых перемещающихся участков, соответствующих участкам без напорного потока, обеапечивающих про порциональность,перемещения участка границы и давления по этому участку с заданным коэффицивнтом пропорциональностии.

После этого изменяют входные параметры на парного потока согласно о пределяющим критериям подобия в соответствии с изменением входных параметров безна порного потока.

Для исследования установившихся потоков быстродействующий затвор 7 поднимают.

При исследовании неуста новившихся потоков быстродействующий затвор опускают.

Входные начальные граничные параметры напорного потока создают, как было описано, подпитку водой напорного лотка осуществляют из аккумулирующей емкости 4 через опециальные отверстия в полотнище быстродействующего затвора. Начальные входные параметры изменяют соответствующим подъемом быстродействующего затвора.

Напорный поток взаимодействует со слоем

2 упругого материала, обеапечивающего в соответствии с требованием способа моделирова ния пропорциональность с заданным коэ ффициентом между перемещением отдельных участков поверхности слоя и давлением напорного потока по этим участкам. Отдельные участки поверхности слоя при этом перемещаются в соответствии с изменением давления в на парном потоке и воспроиз водят форму свободной поверхности без напорного потока в соответствующих .геометрических масштабах. Регистрируемые давления и скорости на парного потока с помощью установленных масштабных множителей пересчитывают на глубины и скорости безнапорного потока.

Использование описанного способа моделирования безнапорных потоков по сравнению с существующими способами позволяет значительно расширить область его применения за счет повышения точности моделирования, проводить исследования на малых моделях безнапорных потоков с резко неравномерным установившимся и неустановившимся,д вижением, а также комплексные кинематические и динамические исследования безна порных потоков с воапроиэведением многообразия краевых условий.

Формула изобретения

Способ моделирования безна порных потоков с,произвольной формой свободной повсрхности путем создания аналогового напорного гидравлического потока ía,ãèäðoìåõàíè÷åñêoé модели, отлич ающи и ся тем, что, с целью повышения точности моделирования, взаимное рааположение отдельных участка в свободной поверхности безнапорного потока воспроизводят перемещением участков стенки гидромеханической модели пропорционально изменению давления потока на этих участках, 523425

Составитель О. Гудкова

Техред М. Семенов

Корректоры: А. Николаева и В. Дод

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1842/13 Изд. № 1541 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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