Способ воспроизведения поля случайных механических возмущений,действующих на обтекаемый турбулентным потоком объект

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистических

Республик (i i 72946 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 1 1.02.77 (21) 2456070/25-28 (51) M. Кл.

С 01 M 7/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 25 04 80. Бюллетень №15 (53) УД К620.178. .5 (088.8) по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 28 .04.80 (72) Авторы изобретения

B. И. Новиков и Ю. В, Боковой (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПОЛЯ

СЛУЧАЙНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОБТЕКАЕМЫЙ ТУРБУЛЕНТНЫМ

ПОТОКОМ ОБЪЕКТ

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к способам воспроизвецения поля случайных механических возмущений, действующих на обтекаемый турбулентным потоком объект, и может быть использовано при исследовании колебаний различных объектов, возбуждаемых турбулентным потоком.

Известен способ воспроизведения поля механических возмушени "., действующих на обтекаемые турбулентным потоком ло-

1О пажи турбины, при котором формируют электрические сигналы в виде последовательности импульсов постоянной длителт ности и подают эти сигналы на электро15 механические преобразователи (пьезоэлектрические вибраторы), возбуждающие лопат ки турбины, где они расположены 11), Однако при этом способе не обеспечивается возможность формирования поля сгтучайных механических воздействий с заранее заданными корреляционными свя« зями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ воспроизведения поля случайных механически возмущений, действующих на обтекаемый турбулентным потоком объект, заключающийся в том, что формируют взаимно-хоррелированные случай ые электрические сигналы, возбуждают этими сигналами электромеханические преобразователи и с помощью последних осуществляют многоточечное вибрационное нагружение исследуемого объекта (23.

Однако известный способ характерзует невысокая точность воспроизведения поля пульсаций давления, образующегося на поверхности обтекаемого турбулентным потоком объекта.

Это обусловлено тем, что данный способ не предусматривает во можности -задания возбуждения, имеющего хлрчктерпый для поги турбуленттп х пулы=они . паплс-.

3 729 ния коэффициент пространственно-временной корреляции

461 4 к вектору скорости потока, подают на суммирование с задержкой по отношению к сигналу возбуждения предыдущего ряда преобразователей.

На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройс тво содержит электромеханические преобразователи 1, общий для всех преобразователей 1 генератор 2 случайного сигнала, линию 3 задержки с отводами, вход которой соединен с выходом генератора 2, генераторы 4 независимых случайных сигналов по числу преобразователей 1 и сумматоры 5, один вход каждого из которых соединен с выходом генератора 4, другой — с выхо-дом линии 2 задержки, а выход — со входом электромеханического. преобразователя 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Преобразователи 1 располагают на поверхности исследуемого объекта (на чертеже не изображен) в несколько рядов по линиям, параллельным и перпендикулярным вектору скорости V имитируемого потока, причем преобразователи в направлении вектора скорости располагают на раостояниях Ь (Ц один от другого, а преобразователи в направлении, перпендикулярном направлению скорости - на расстоянияхЬ| (i.(oäèí от другого.

Сигнал с выхода генератора 2 rronae ся на вход линии 3 задержки, осуществляющей многоканальную9 задержку входного сигнала с дискретным шагом. Сигналы с выходов линии 3 задержки поступают на одни входы сумматоров 5, на другие входы которых поступают сигналы от генераторов 4.

Сигналы, полученные в результате суммирования, используют для возбуждения преобразователей 1.

Изменяя уровни сигналов, генерируемых генераторами 4, регулируют величины некогерентных составляющих в сигналах возбуждения, добиваясь требуемого спада пространственной корреляционной функции в продольном и поперечном направлениях, Необходимое расположение максимума коэффициента пространственной корреляции на временной оси достигают выбором шага временной задержки bt, в ь| соответствиис выражением а С = — МножиtC1

Ч

9(. тель e9(p(-e ) в выражении (1) получают

oI р(Е,х, е) =ехр()ехр(— )ехр()ф)

1Ф -Чк v1 РЦ 1С1 о 5

40 где à — средняя конвективная скорость; т: - временной сдвиг;

- пространственный сдвиг в про дольном и поперечном направ х0 лениях соответственно;

Ц l.n- продольный и поперечный интер9 ( валы пространственной корреляции;

Я вЂ” временной интервал корреляо IS ции.

Как следует из уравнения, для воспроизведения паля, имитирующего воздейст вие на объект поля турбулентных пульсаций давления, необходимо обеспечить ко20 эффициент продольной корреляции, р (Ф, О, т- ),. характеризующийся при временном

-.двиге(. = — максимумом, амплитуда ко к торого уменьшается с ростом g, а так- 25 же коэффициент поперечной корреляции р (8,(, Т ), максимум которого вне зависимости от величины q наблюдается при временном сдвиге Х = О, причем амплитуда максимума уменьшается с ростом 99 . З0

Кроме того, для повышения точности создаваемого поля воспроизведения сдвиг между точками возбуждения следует выбирать меньшим соответствующего интервала пространственной корреляции. 35

11елью изобретения является повышение точности воспроизведения поля случайных механических возмущений, действующих на обтекаемый турбулентным потоком объект.

Это достигается тем, что электромеханические преобразователи располагают в несколько рядов по линиям, параллельным и перпендикулярным вектору скорости потока, на расстояниях один от друго- 45

ro, меньших интервалов пространственной корреляции дисперсий пульсаций давления в потоке в соответствующих направлениях, а сигнал возбуждения каждого электромеханического преобразователя формиру- so

an суммированием случайного сигнала, генерируемого отдельным для каждого преобразователя генератором, со случайным ситналом от общего для всех преобразователей генератора, при этом сигнал 55 последнего для возбуждения каждого ггоследующего ряда преобразователей, расположенных по линии, перпендикулярной

5 729 использованием с игналов возбуждения, спектр которых имеет вид

2.

5(ы) = а а

1+9 с0 о например, за счет включения в схемы генераторов 4 фильтров с соответствующими характеристиками (известно, что корреляционной функции е о(-ОС.1 И)соответствует спектральная функция вида )., . А

w - co

Предложенный способ воспроизведения поля случайных механических возмущений обеспечивает повышение точности, что, поз- 5 воляет проводить исследование колебаний, возникаюших в объектах под действием турбулентного потока, в лабораторных условиях и тем самым повысить технико-экономическую эффективность исследований. gp

Формула изобретения

Способ воспроизведения поля случай- 25 ных механических возмушений, действующих на обтекаемый турбулентным потоком объект, заключающийся в том, что формируют взаимно коррелированные случайные электрические сигналы, возбуждают 30 ими электромеханические преобразоват . ли и с помощью последних осуществляют, многоточечное вибрационное нагружение объекта, о т л и ч а ю ш и и с я тем, 461 что, с целью повышения точности воспроизведения, электромеханические преобра- " зователи располагают в несколько рядов по линиям, параллельным и перпендикулярным вектору скорости потока, на расстояниях один от другого, меньших интер-валов пространственной корреляции дисперсий пульсаций давления в потоке в соот» ветствуюших направлениях, а сигнал возбуждения каждого электромеханического преобразователя формируют суммированием случайного сигнала, генерируемого отдель ным для каждого преобразователя генератором, со случайным сигналом от общего для всех преобразователей генератора,при этом сигнал псследнего для возбуждения каждого послегуюшего ряда гфеобразователей, расположенных по линии, перпендикулярной к вектору скорости потока, подают на суммирование с задержкой по отношению к сигналу возбуждения предыдущего ряда преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

1. Патент ФРГ Мя 1926494, кл. 42 к 21/С1, 1972.

2. Лычак М. М. и др. О самонастраивающихся формируюпиж фильтрах для вос» произведения векторного случайного npomecca с заданной спектральной матрипей.Сб. Кибернетика и вычислительная техника, вып. 23, Киев, Наукова думка, 1974, с. 65 (прототип).

729461

Составитель В. Шехтер

Редактор 11. Народная Техред О. Андрейко Корректор М. 111ароцш

Заказ 1 252/36 Тираж 1019 Подписное

1l11ИИ1111 Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

1 1:1(.135, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Фн; дал 1!(Цl "11атент, г.Ужгород, ул,Проектная, 4