Устройство для моделирования струйных течений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 01,09.75 (21)2168858/18-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.03.78. Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 15.Оз. 15, (11) 598096 (51) N. Кл, 06 Cj 7/57

Гасударственный комитет

Савата Мнннетраа СССР па делам изобретений н атнрытнй (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. О. Дитман, В. И. Мигачев, С. H. Окунев и С. М. филатов (71) Заявитель

Ленинградский институт водного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУЙНЫХ

ТЕЧЕНИЙ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известно устройство для моделирования полей, содержащее клиновой бак с электролитом, блок питания, измерительный блок, электроды литания электрического поля, модель обтекаемого тела и тороидальный трансформатор для индуцирования вихревых электрических полей (1(. Однако это устройство не позволяет реализовать модель струйного течения.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для моделирования полей, содержащее задающий генератор, выходы которого через цепочки нз последовательно соединенных усилителя и блока регулирования амплитуд соединены со входами соответствующих блоков регулирования фаэ, первый выход первого иэ которых через последовательно соединенные первый потокомер и первый блок резисторов соединен с первой группой подвижных электродов, второй выход первого блока регулирования фаз соединен с подвижными электродами, выходы второго блока регулирования фаз соединены с торондальными электромагнитами, первый выход третьего блока регулирования фаз через последовательно соединенные второй потокомер и второй блок резисторов соединен с первой группой электродов питания модели, а его

2 второй выход через третий блок резисторов соединен со второй группой электродов питания модели, коммутатор, входы которого соединены со второй группой подвижных электродов и измерительными и контролирующими зондами, а выход коммутатора соединен со входом блока обработки и индикации информации, н электролитическнй бак с опорной рамой, в котором расположена модель обтекаемого тела (2). Однако это устройство не позволяет моделировать струйные течения в зональнонеоднородных областях.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования струйных течений в зонально-неоднородных областях

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит блок задания граничных условий, выполненный в виде цепной линни, звенья которой соединены с помощью поворотных втулок, в которых установлены подвижные электроды, домкрат, шарниры и эластичные перегородки с точечными сквозными электродамн, установленные в электролитическом бакс, который установлен на домкрат, и шарниры, расположенные в опорной раме.

На чертеже показан» схема устройства для

25 моделирования струйных течений.

598096

Усл.ройство o.tepiKIIT электро.IIITII I< «кий бак 1, электроды 2 питания модели, модель 3 обтекаемого тела, измерительные и контролирующие зонды 4, подвижные электроды 5, олок задания граничных условий 6, эластнчные перегородки 7 с точечными сквозными электродами 8, опорную раму 9, шарниры l(i, домкрат 11, блоки резисторов 12, потокомеры 13, блоки регулирования фаз 14, блоки регулирования амплитуд 15, усилители 16, задающий генератор 17, коммутатор 18, блок обработки и индикации информации 19 и тороидальные эл ектром а гпиты 20.

ЭлектролиTический оак 1 установлен на опорной раме 9 так, что одна из еео продольных сторон закреплена в шарнирах 10, другая сторона опирается на шарнирно закрепленный на баке 1 и на опорной раме 9 домкрат 11, с помощью которого дно оака 1 може1 быть установлено горизонтально или

fl

Электроды .2 питания модели и подвижны<. электролы 5 через олоки резисторов 12 и потокомеры 13, представляющие собой прямоугольные сосуды с графитовыми электродами, куда заливается электролит, блоки регулирования фаз 14 и блоки регулирования амплитуд 15 соединены с усилителями 16, подключенными к задающему генератору 17. Измерительные и контролирующие зонды 4 через коммутатор 18 соединены с блоком обработки IT Hri.гггкации информации 19.

При моделировании циркуляционных потоков тороидальный электромагнит 20 устанавливается через отверстие в дне бака и включа T ся в одну из цепей питания модели.

Рассмотрим работу устройства на примере решения осесимметричной задачи об обтекании тела с кавитацией на основе прямой электрической аналогии.

Электролитический бак 1 устанавливается на опорной раме 9 с помощью шарниров 0 и домкрата 11 так, чтобы электролит рас Ioложился в виде клина с углом 3 — 8, образующими которого является дно и свободная поверхность, а вершина совпадает с углом стыковки дна и продольной стенки бака I. Устанавливается выполненная в виде сегчента»одель 3 обтекаемого тела и электроды 2 по поперечным, а в случае необходимости и по продольным сторонам. Электроды 2 выполнены из графитовых стержней и включаются через блоки 12, содержащие резисторы одипакоnoI о сопротивления в канале питания каждого электрода, обеспечивающие одинаковый расход тока через них. Одновременно электроды 2, расположенные по продольной стороне бака 1, служат для задания граничного условия по линии Нх расположения. При моделировании границы раздела сред на электроды 2 подается регулируемое напряжение.

Блок задания граничных условий 6 состоит из звеньев, шарнирно закрепленных на втулках, через которые проходят электроды 5, и могут свободно поворачиваться относительно друг друга, как, например, звенья велосипедной цепи. Звенья ц«почки изготавлпваюTcя из lH

ro !

2Е

45 электрика (например оргстекла), стойкого к воздействию брызг электролита, разч«р звеньев одинаков, так как это условие позволяет в дальнейц<ем подводить к электродам 5 одинаковые токи (воспользоваться готовыч блоком резисторов), что существенно упрощает процесс подбора граничных условий на модеiH и сокращает время проведения эксперимента. Электводы 2, 5 подключаются через блоки 12, потокомеры 13, олоки регулирования фаз 4, блоки регулирования амплитуд 15 к усилителям 16, рабочая частота которых задается генератором 17. Необходимость бло ков регулирования фаз 14 и олоков регулирования амплитуд 5 Ilo сравнению с известными аналогичными конструкциями вызвана 1ем, чт< при задании в модель потока большо o числа источников за счет емкостных явлений без двойной регулировки их полная компенсация нс может быть достигнута. Iервона«;.I«lьно блок 6- устанавливается параллельно Ilpouoльной оси бака 1 по направлению потока вниз от модели 3, при этом точка, общая для первого электрода блока 6 и модели 3 (т. н. «точка отрыва»), определяется расчетом (по величине кавитации) или из геометрическиY соооражений (острая грань, перелом и т. д.).

Измерительные и контролируюц<ие зонды 4 располагаются на поверхности модели 3, между электродами 5 блока 6 и в электролите бака 1. Включаются цепи питания (блоки 14, l5, 16, 17) и с помощью контроля на потокомерах 13 устанавливаются соотношения токов

H цепях .питания э.лектродов. Потокомеры 13 заполняются тем же электролитом, что и электролитический бак 1, и при измерении одним и тем же зондом позволяют определить величины потоков. Измерения и контроль выполняются зондами 4, включенными через коммутатор 18, проверка и подбор граничных условий выполняется визуально на блоке 19 при сравнении отдельных сигналов с зондов, установленных в контрольных точках. В качеств< граничного условия на линии блока 6 служит одинаковая величина напряженности (аналог скорости) и отсутствие перепада потенциалов (аналог непротекания через границу каверны), его выполнение можно контролировать с Iloмощью блока 19, при этом первоначально измерения выполняются для прямой цепочки, а потом цепочку деформируloT так, чтобы BeëH÷Hны потенциалов соответствовали заданным условиям, после чего производятся необходимые измерения и расчет в блоке 19.

При необходимости создания зонально-неоднородной области Ilo ее границам располагают эластичные перегородки 7 (например резиновые), препятствующие смешиванию электролита различной проводимости, прошитые точечными электродами 8 (графитовычи или металлическими), осуц<ествляющими электрический контакт на границах зон. При необходимос ти моделирования циркуляционного обтекания контура он сцепляется с тороидальным электромагнитом 20, включенным в одну из цепей питания, установленным перпендикулярно слою электролита и создающим в нем вихревое электрическое поле. В процессе моделирования по598096

Фор,(гу;га -изобретения

Составитель Г. (орокии

Те«род О. Л(г(>l>;Iÿ Корректор С. 111екм ар

Тираж 826 1!»дписиое

1 елыктор М. Трофимова

;Заказ 1239!41

11Н11ИПИ Государствеии(>го комит(»; (.ове> ы> гмииистров С(3СР

IIo делам изобретеьий и . г>.р>»тии

11;30;35, Москвы, Ж-35, Ры»нская >ыо.. л. 4>5

Фи.>иыл ППП «ГIатеит». г. Узкгоро,(. л. I lð<> KTHdÿ, 4 является дополнительное граничное условие»т подбора величины циркуляции на контуре.

Устройство для моделирования струйных тсч(ний, содержащее задающий генератор, вых(>ды которого через цепочки из последовательно соединенных усилителя и блока регулирования амплитуд соединены со входами соот- 1р ветствующих блоков регулирования фаз, первый выход первого из которых через последовательно соединенные первый пот»комер и II(рвый блок резисторов соединен с первой группой подвижных электродов, второй вых(>д первого блока регулирования фаз соединен с ш>двпжными электродами. выходы второго блока регулиров;>ния фаз соединены с тороидальными электромагнитами, первый Bblxo(третьего блока регулирования фаз через последоват(льно соединенные второй пот»комер и второй îloK резисторов соединен с первой группой электродов питания модели, а его второи выход через третий блок резисторов соединен со второй гр(ппой электродов питания модели, коммутатор. входы которого соединены со второй групI!0É Н0 JBI1H(H bI. (9, lеKTP030B H H3. (1еРHTE s1h! I hI м H и контролирующими зондами, а выход коммутатора соединен со входом блока o()()B(>(>TK>I и индикации информации, и электролитичсскпй б;>к с опорной рамой, в котором расположена модель обтекаемого тела, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных йозможн(атей устройства за счет моделирования струйных течений в «>IIHльно-неоднородных областях, оно содержит блок задания граничных условий, выполненный ввиде цепной линии, зве>>ья которой с»сди иены с помощью поворотных

1(тулок, 13 которых у»тановлены подвижные элект роды, домкрат, шарниры и эластичные перегородки с точечными cêBîçíûìè электродами, установленные в электролитнческом баке, hoT»рый становлен IIB домкрат, и шарниры, расположенные в опорной раме.

Источники информации, принятые во вппх>,>I!He при экспертизе:

1. Рязанов Г. А. Электрическое моделирование с применением вихревых полей, М., «Наук а», 969, с. 809.

2. Авторское свидетельство СССР Л 49)888, к.г. (> 06 ) 7>44, 974.