Устройство для визуализации картины течения на поверхности модели — SU 1250954 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4001 Р 5 1 М 10/00, 9/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н ры ос ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ КАРТИНЫ ТЕЧЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МОДЕЛИ, содержащее корпус с емкостью, в которой размещены разделительный и управляющий поршни, соединенные штоком, образующие три камеры, одна из которых заполнена визуализирующим составом и сообщается каналом с поверхностью модели, а другая - управляющая - сообщена с ис 801250954 А 1 точником давления, о т л и щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет ви зуализации линий тока на поверхности модели, а также повышения точнос ти воспроизведения картины течения на поверхности, камера, заполненная визуализирующим составом, снабжена нагревателем и выполнена с теплолектроизолированными от корпу стенками, а в корпусе выполнены до полнительные каналы, каждый из каналов снабжен электро- и теплоизоляционными вставками с кольцевыми электродами, размещенными заподлицо с наружной поверхностью корпуса кон- Ж центрично вокруг восходных отверстий каналов, при этом управляющая камера снабжена электропневмоклапаном, электрически соединенным с введенным блоком управления, подключен- Д ным также параллельно к нагревателю и кольцевым электродам,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности устройства и достоверности результатов при испытаниях в холодных и нестационарных потоках, оно снабжено дополнительными электродами, размещенными на поверхности корпуса ниже по потоку за кольцевыми электродами, и выполненными в виде полос, установленных заподлицо с наружной поверх 1250954ностью корпуса и ориентированных в меридиональном направлении, а визуализирующий состав содержит электропроводящий наполнитель. 3, Устройство пб п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что торцовые стенки управляющей камеры и управляющего поршня снаожены электропроводящими обкладками, электрически соединенными с блоком управления.Изобретение относится к гидродина мическим испытаниям и может быть использовано при исследовании картины обтекания модели потоками жидкости или газа.. Целью изобретения является расши- рение области применения за счет визуализации линий тока на поверхности модели, а также повышение точности воспроизведения картины течения на поверхности модели.На фиг.1 представлена общая схема выполнения устройства; на фиг.2 - его электрическая схема.,Устройство содержит корпус 1 испы- туемого объекта (модели), который выполнен или полностью из электро- изоляционного материала, или с покрытием из электроизоляции на внешней его поверхности. С помощью каналов 2 внешняя поверхность корпуса 1 сообщена в внутренней емкостью 3, выполненной из теплоизоляционного материала. Внутренняя, емкость 3 разделена на три,камеры. Передняя камера 4 заполнена визуализирующим составом и отделена от остальной части емкости поршнем 5. На внутренних торцовых поверхностях камеры 4 с визуализирующим составом и поршне нанесены слои высокоомного материала 6, образующие нагревательные элементы для обеспечения разогрева визуализирующего состава. Внутри камеры 4 установлена кольцевая оболочка 7, которая может выполнять роль дополнительйого омического нагревательного элемента (пои Использовании визуализирующего 2вещества полностью неэлектропроводного или, наоборот, с большой электропроводностью).Каналы 2, сообщающие камеру 4 свнешней поверхностью корпуса 1, выполнены в виде тепло- и электроизоляционных цилиндрических трубок 8,на торцовой поверхности которых за- О подлицо с внешней поверхностью корпуса 1 нанесены слои в виде шайб изэлектропроводного материала, образующие кольцевые электроды 9. Количество и местоположение трубок 8 скольцевыми электродами 9 может бытьразличным в зависимости от стоящейзадачи по визуализации конкретныхучастков поверхности испытуемогообъекта. Ниже по поверхности в нап О равлении предполагаемых поверхностных линий тока при помещении объекта в поток с рабочей средой размещают заподлицо с поверхностью поперечные к потоку слои электропровод" 25 ного материала, образующие полосовыеэлектроды 1 О.Посредством элементов 11 крепления корпус испытуемого объекта (элемент органа управления судна, аппарата или их полная модель и т,п.)крепится на стойке (державке) дляразмещения его в потоке рабочей среды. Разделительный поршень 5 посредством штока 12 жестко связан с управляющим поршнем 13, с помощью которого на входе емкости 3 образована управляющая камера 14, в которуючерез электропневмоклапан 15, установленный в магистрали 16, подаетсядавление управляющего газа или жидкости. Между поршнями 5 и 13 образована межпоршневая камера 17, сообщенная посредством регулируемого клапана 18 сокружающей средой, Это позволяет надежно герметизировать камеру 4 с визуализирующим составом, устранить утечки через зазор между поршнем 5 и вставкой 7, а также обеспечить заданный (постоянный) перепад давления на управляющем поршне 13 при его перемещениях и изменении при этом объема камеры 17. Поршень 13 выполнен большей площади, чем .поршень 5. Они образуют мультипликатор давления, что позволяет получить заданное управляющее усилие для вытеснения визуализирующего состава из камеры 4 при использовании рабочего давления невысокой величины (например, из магистрали технологического воздуха).Нагревательные элементы 6 и 7, электроды 9 и 10 и электропневмоклацан 15 подключены к источнику питания посредством электрических цепей - пинии связи 19 к блоку 20 управления, осуществляющему коммутацию включения элементов 6 или 7 (возможна и их совместная работа), формирование команд на включение электропневмоклапана и выключение нагревателей при замыкании цепи между электродами 9 и 10. Емкость 3 выполнена в виде цилиндрического стакана из тепло- и электро- изоляционного материала, закрепленного внутри корпуса 1 с помощью,элементов крепления 21 и 22 и снабженного в передней части отверстием с заглушкой 23 для обеспечения заполнения камеры 4 визуализирующим составом. Для упрощения операции выполнения камеры 4 носовая часть 24 корпуса выполнена съемной.Для контроля температуры визуализирующего состава при разогреве в камере 4 установлен датчик 25 темпе- . ратуры, соединенный одной из линий 19 связи с блоком 23 управления, обеспечивающим поддержание необходимой температуры разогрева за счет попеременного включения - выключения нагревательных элементов 6, 7 или подводимой мощности от источника электроэнергии (не показан).На торцовых поверхностях управляющей камеры 14 и управляющего поршня 13 установлены обкладки из электро 5О1520 25 Устройство работает следующим образом.После заполнения камеры 4 визуализирующим составом, включающим электропроводный наполнитель, установки съемной носовой части и подключения линий 19 связи к блоку 20 управления осуществляют контрольные (тарировочные) испытания устройства, в процессе которых определяют режим разогрева и закон изменения расхода. Затемо объект помещают в рабочую среду - поток жидкости или газа. По сигналу от датчика, например, положения объекта в потоке или датчика, контролирующего установление процесса обтекания его рабочей средой (не показаны), блок управления 20 формирует сигнал на включение нагревателя 6 и затем электропневмоклапана 15 на подачу управляющего давления в камеру 14. Поршень 13 перемещается влево и с помощью поршня 5 вытесняет через каналы 2 визуализирующий состав на поверхность корпуса 1.При движении поршней 5 и 13 влево из-за уменьшения объема камеры 17 давление в ней повышается, препятствуя утечке визуализирующего состава через зазор между поршнем 5 и вставкой 7, Клапан 18 подцерживает задан 30 35 40 45 50 55 проводного материала, образующие конденсатор 26, соединенный также с блоком 20 управления линиями 19 связи.Задание скорости перемещения поршня 13, однозначно определяемое и контролируемое по изменению емкости конденсатора 26, определяет расход визуализирующего вещества через каналы 2 и интенсивность визуализирующих струек на поверхности объекта. Кромеэтого, используя, например, предварительные тарировки или контрольные испытания, можно сформировать дополнительный управляющий сигнал по значению конечной величины емкости конденсатора 26 на выключение системы подачи (и разогрева) визуализирующего вещества и сброс давления из управляющей камеры 14 с помощью электропневмоклапана 15. Такой вариант выполнения дозатора позволяет использовать устройство в некоторых случаях и без электродов 9 и 10 (например, если визуализирующий состав не содержит электропроводный наполни- тель).1250954 Составитель Ю Техред И.Гайд ласо Редактор,М,Келем ректор И,Муск Заказ 4403 778 39 Т ВНИИПИ Госуда по делам 113035, Москодпис итета СССРткрытийкая наб., д венного к ретений и Ж, Раушизо ва,роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,5ньяи перепад давления в камерах 4 и 17.Необходимыи расход визуализирующего состава поддерживается как управлением величиной давления в управляющей камере 4 с помощью электропневмоклапана 15, так и путем изменения его вязкости за счет изменения температуры нагрева. ВытесненньпЪ иэ каналов визуализирующий состав растекается по поверхности, увлекаемый внешним потоком вдоль направления местных линий тока, и при достижении электрода 1 О цепь между ним и электродом 9 замыкается, Блок 20 управления при этом формирует сигнал на сброс давления из камеры 14 через электропневмоклапан 15 и выключение нагревателя.При испытаниях в холодной среде, когда визуалиэирующий состав может становиться высоковязким из-за охлаждения по мере растекания его на поверхность, картина полученных линий тока будет искажаться в виду несовпадения направлений менее вязкого течения рабочей среды и полученных струек визуализирующего вещества. Чтобы устранить эту погрешность, при замыканин электродов 9 и 10 струйкой визуализирующего состава с помощьюблока 20 управления подают на нихимпульс электрического тока, эа счеткоторого струйки разогреваются,уменьшается их вязкость и они ориентируются по направлению внешнего потока, Охлаждаясь (.елательно до затвердевания), струйки визуалиэирующего вещества надежно сохраняютструктуру направлений линий тока наповерхности исследуемого объекта.Это важно нри нестационарном характере обтекания, так как можно фиксировать мгновенные картины течения наповерхности. Возможен также подогреввещества в каналах 2 путем заданияразности потенциалов между вставкой7 и кольцевыми электродами 9.При использовании визуализирующего вещества неэлектропроводного (безнаполнителя) дозирование подачи егоосуществляют путем контроля изменения емкости конденсатора 26. Нагревание состава при этом осуществляют,например, цилиндрической вставкой .Возможно использование дополнительнои элементов 6 при автономном включении каждого из последних.30

Смотреть

Устройство для визуализации картины течения на поверхности модели