Способ определения числа маха и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХССЩ,Юд ПВЧЕШИЖРЕСПУБЛИК 1% (И) 1 Р 5/14 ОРДЕР.Я ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВ Х АВТОРСХ(21) 3577880/18-10 (22) 07.04.83 (46) 23.09.84. Бюл. (72) Г.Н. Гельперин (53) 532.574(088,8) (56) 1. Горлин С.М. ханические измерени 3 др. АэромеНаука", 196 с. 230.2. Авторское В 139156, кл. С (прототип). видетельство СС1 Р 5/14, 1960 ДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА МАХА ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ пределения числа М полного и статиче о т л и ч а ю щ и целью упрощения ия, предварительн енный объем газа СПОСОБ ОПРЕ РОИСТВО ДЛЯ 1. Способ о(54 И У свключ ающи кого давл с я тем, процесса, отбирают о что, змере преде ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха.2. Устройство для определения: числа Маха, содержащее заборник статического давления, приемник полного давления газа и индикатор числа Маха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, приемник полного давления выполнен в виде полого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутренИ няя полость цилиндра соединена с заборником статического давления при помощи клапана, а поршень свя- Се зан с индикатором числа Маха.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к спосо бам и средствам определения числа Маха в газовых потоках,и может быть использовано для определения числа Маха в аэродинамических трубах внутри воздухозаборников и т.д.Известен способ визуализации угла Маха, т,е. угла между вектором скорости и ударной волной бесконеч О но малой интенсивности с помощью оптических средств 1Однако этот способ отнимает много времени и требует навыков в обращении со специальными оптическими 15 приборами.Этот способ реализуется в устройстве, содержащем интерферометры, искровое фото и т,п. 1 .Эта аппаратура сложна и дорога, 20Наиболее близким к изобретению является способ определения числа Маха, включающий отбор полного и статического давлений газового потока 21,Однако известный способ также 25 достаточно сложен.Известный способ реализуют в устройстве для определения числа Ма-, ха, содержащем заборники полного и статического давлений .2 .Недостатком известногд устройства . является его сложность.Цель изобретения - упрощение процесса измерения и упрощение устройства.35Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения числа Маха, включающему отбор полного и статического давлений, предва. рительно отбирают определенный объем 4 О газа при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха.Кроме того, в устройстве, со" держащем заборник статического давления, приемник полного давления га. за и индикатор числа Маха, приемник полного давления выполнен в виде по О лого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутренняя полость цилиндра соединена с заборником ста тического давления при помощи клапана, а поршень связан с индикатором ,числа Маха.На чертеже представлено предлагаемое устройство.На любое тело, обтекаемое газовым потоком, действуют газодинамические нагрузки. Каждая из них может быть выражена зависимостью МС ИКРЯ Ст 2 ф газодинамическая нагрузка(любое сопротивление,подъемная сила, продольныйили поперечный момент);коэффициент газодинамической выгрузки (например,коэффициент подъемной силы);показатель адиабаты газового потока;характерный геометрическийпараметр;статическое давление в газовом потоке;число Маха где М = -ЭС 1 ) где 11 К Чо Р; Ч(2) где Р и Ч - соответственно текущие значения давления и объема.Сила сопротивления сжатию ЧР = Р Р = Р ( )Р, (3) где Р - площадь газосжимающего органа.Если сжатие газа производить под воздействием -газодинамической нагрузки, то выполняется равенство Р=5 Е,(4) где. - передаточный коэффициентот приемника газодинамической нагрузки к газосжимающе му органу.Подставляя (1) и (3) в (4), полу- чаем Мг Ч, К С 3 КР РР ( ) 7 Я ст 2 сГ Ч; фу - скорость газового потока; а, - скорость звука в газовомпотоке.Если отобрать гаэ при статическом давлении в объеме чо и подвергнуть его диабатического сжатию, то выполняется равенство1114956 отсюда 1Ч = АС Ч,где А т от числ за вая, ч Учи Маха, 1" = й (М) ра,Составитель В. Назароваедактор В. Иванова Техред С.Легеза Макаренко ор ор аказ 6760/30 Тираж 822 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открытдписно 4 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 15 т.е. степень сжатия отобранного при статическом давлении и адиабатического сжатого газодинамической нагрузкой газа есть функция лишь числа Маха,Предлагаемый способ позволяет .20 достаточно просто находить число Маха,Устройство для определения числа Маха, реализующее предлагаемый способ, содержит приемник полного давления, представляющий собой ци линдр 1 с поршнем 2, наружный торец которого выполнен сферическим и ориен-, тирован встречно газовому потоку.В устройстве установлен заборник 3 статического давления, соединенный с запоршневым пространством при помощи клапана 4, Поршень соединен с индикатором 5. На чертеже изображен кинематический вариант этого соединения. При необходимости кинематическая связь может бить заме иена любой другой, например электрической (если датчик целесообразно отделить от индикатора). Устройство работает следующимобразом.Поршень 2 до отказа выдвигают навеличину Х при открытом клапане4, после чего клапан закрывают иотпускают поршень. Таким образом,цилиндр заполняют газом при статическом давлении. Под действием силысвоего лобового сопротивления поршень, сжимая газ в цилиндре, вдвигается в него из положения 1, соответствующего М=О, положения 11;соответствующего М = М ,. что ипоказывается индикатором (= 1).Таким образом, для предлагаемогоустройства можно при помощи тарировки отградуировать в требуемом диапазоне параметров потока шкалу индикатора и определять охватываемые имчисла Маха,Сферическая форма головки поршняцелесообразна ввиду того, что еекоэффициент С постоянен в довольноъзначительной области углов атакивблизи нулевого, т.е. прибор нечувствителен к ошибкам его установки.При детальной разработке конструкции прибора неминуемо применение раз -.личного рода сальников. Однако ихиспользование не влечет за собойснижения чувствительности приботак как поршень подвержен микровибрации ввиду неизбежных пульсацийпотока около него.Таким образом, изобретение позволяет значительно упростить определение числа Маха по фиксированныизначениям статического давленияв газовом потоке.