Способ определения параметров потока жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК21/5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ( МЕТРОВ ления потока менталвениятрубавып. збуждеотип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Филиппов В.М. Экспериьное исследование возникно и развития турбулентностих и каналах. Труды ЦАГИ, 2042, 1980.2. Сысак В.М. и .др. Об измене ниях со временем характеристик рассеянного света водной средой при ее гидродинамическом во нии. ЖПМТФ, 1972, 9 6 (прот 57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАПОТОКА ЖИДКОСТИ путем направсвета в исследуемую областьприема рассеянного в исследуемой области света под двумя углами рассеяния и измерения его интенсивности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, принимают рассеянный свет в двух плоскостях, одна из которых ориентирована перпендикулярно, а другая параллельно направлению потока под равными углами рассеяния, и по разности величин его интенсивностей судят о параметрах потока.30 55 60 Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, в частности, к оптическим способам исследований структуры потока жидкостиИзвестен оптический способ исследования структуры потоков жидкостипо рассеянию света, При осуществлении этого способа через исследуемую область среды пропускают световой луч, рассеянный в этой областисвет отбирают под заданным угломи по его интенсивности, амплитудночастотному характеру судят о структуре потока 1),Наиболее близким к изобретениюявляется способ исследования потока жидкости по рассеянию света путем направления света в исследуемую область потока, приема рассеянного в исследуемой области света поднесколькими, например, двумя углами рассеяния и измерения его интенсивности, по которой судят о параметрах потока 2 .Недостатками известных способов являются снижение их чувствительности и точности из-за изменения средней концентрации рассеивающих свет частиц в исследуемой области и пульсации их числа по времени. Недостатком является также нечувствительность к динамическому состоянию рассеивающей жидкости, при ,покое жидкости и устойчивом ламинарном течении характеристики светового потока остаются одинаковыми. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности оптического способа исследований потоков жидкости. 40Эта цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в направлении света в исследуемую область потока, приеме рассеянного в исследуемой области света под дву мя углами рассеяния и измерении его интенсивности, принимают рассеянный свет в двух плоскостях, одна из которых ориентирована перпендикулярно, а другая параллельно направлению потока под равными углами рассеяния, и по разности величин его интенсивностей судят о параметрах ,исследуемого потока. На фиг.1 приведена электронно- оптическая схема для реализации способа, на фиг.2 - зависимость относительной величины средней по времени интенсивности рассеянного света в плоскости, ориентированной перпендикулярно (е) и параллельно (о ) направлению течения.Осуществление предлагаемого способа рассматривается на примере течения водьи встеклянном канале квадратного сечения с помощью электрической схемы (фиг,1),Схема содержит источник 1 светас соответствующей фокусирующейсистемой формируют луч света 2,перпендикулярный стенкам канала ипроходящий через исследуемую область 3, выбранную на оси. Свет,рассеянный в области 3, принимаетсяпод углом К в плоскости, ориентированной перпендикулярно направлению потока (оси канала) луч 4,ипод угломплоскости, ориентированной параллельно направлениюпотока луч 5 ( К = (3). Лучи 4 и 5при помощи специальных оптико-механических систем (не приведены)поступают на фотоприемники, включенные в смежные плечи мостовой схемы. В случае покоя жидкости (скорость потока жидкости П = 0) интенсивность луча 4 3 равна интенсивности луча 5 3 н и средняя по времени величина выходного сигнала в измерительной диагонали б дЕ равнанулю. При ламинарном выходе жидкости из состояния покоя интенсивностьлуча 4 возрастает с ростом скоростипотока Б, а луча 5 - падает. Величина Е Е становится отличной отнуля.В случае известного способа определить находится ли жидкость в состоянии покоя или ламинарного течения невозможно, так как в отличииот предлагаемого способа изменениявеличины Ь Е могут быть вызваны изМенением интенсивности проходящегосветового луча, изменением рассеивающей способности жидкости и чувствительности схемы.При турбулентном течении пульсации интенсивности лучей 4 и 5 находятся в противофазе, что приводит кувеличению сигнала в диагонали бв два раза по сравнению с обычной(не дифференциальной) схемой измерений.Способ также нечувствителен кпрохождению через исследуемую область частиц примесей, посколькуони в равной степени увеличивают интенсивности луча 4 и 5. В известныхспособах наличие частиц примесей впотоке практически исключает применение способа для исследований режимов и структуры течений.-- (фдг 2) ддд 3осредняя по времени интенсивность светового луча, рассеянного в плоскости ориентированной перпендикулярно течению; 3, - то же, в плоскости параллельной при скорости течения Н; 3 - значение 3 при фО. В йриведенном случае переход ламинарного течения в турбулентноектор Н. Бобков аказ 10209/4 ж 873 Подписндарственного комитета ССизобретений и открытийЖ, Раушская наб д Ти НИИПИ Го по дел 35, Моск/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,начинается с 0 г 10 см/с и завершается при ц = 20 см/с,Предлагаемый способ очень чувствителен к возникновению движения (к предельно малым скоростям течения), Уже при 0 а 0,5 см/сД -ЪЕЕ = = 10. В случае пред 3оварительных тарировок вида Е=Г(П) способ может быть использован для измерения малых скоростей теченияжидкости. При турбулентном режиметечения (О20 см/с) А Е = О,однако в отличии от состояния покоямгновенное значение разностей ЬЕсильно колеблется по времени, достигая 20-30. Амплитуда и частота этихколебаний обусловлены турбулентныминеоднородностями потока, что позволяет судить о его микроструктуре.