Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости

(51)5 Г 15 0 1/02. Н АВТОРСНОМУ Гидродикольцевой тифициров расположе ная часть ная дпя со В секци насаженныГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗСБРЕ(71) Институт прикладной физикиАН СССР(54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИИ ЛОТОК ДЛЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ В СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ ПО ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к гидромеханике и может быть использованодля изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, напримервнутренних волн в сдвиговых течениях,Изобретение относится к области гидромеханики и может быть использовано для изучения гидрофизических и аэродинамических процессов, например внутренних волн в сдвиговых течениях,Цель изобретения - увеличение времени существования стратификации,На фиг,1 изображен гидродинамический лоток, общий вид; на фиг.2- разрез А-А на фиг,1 намическии лоток содержит канал 1, заполненный странной жидкостью, в котором ы рабочая часть 2, отстой и секция 4, предназначен- здания сдвигового течения.и 4 установлены ротор 5 с и на него дисками 6 и 7 и ЯО 156610 Целью изобретения является увеличе, ние времени существования стратификации, Дпя этого в гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений стратифицированной жидкости, содержащий кольцевой канал, в котором установлен ротор с насаженными на него горизонтальными дисками,введены горизонтальные пластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которых равно числу дисков, причем каждая пластина перекрывает канал от внутренней стенки до соответствующего диска, нечетные диски имеют радиусы, превосходящие радиусы соседних четных дисков, а радиусы четных дисков различны, 2 ил. жестко связанные с внутренней стенкой 8 канала 1 пластины 9 и 10, Ротор 5 кинематически связан с расположенным вне канала 1 приводом 11, расположенным под каналом 1 на независимом основании (не показано), Длясвязи ротора 5 с приводомв днеканала 1 выполнено круглое отверстиес трубой 12, Ротор 5 выполнен в видеполого стакана 13, внутренний диаметр которого превышает наружный диаметр трубы 12, К дну стакана 13 прикреплен гладкий вал 14, связанный сприводом 11 посредством клиноременной передачи 15 через шкивы 16 и 17,В других вариантах исполнения привод11 может располагаться над каналом 1,В этом случае ротор 5 выполняется ввиде гладкого валя, 1566108Нечетные диски 6 предназначены дляразделения жидкости в секции 4 кана-,па 1 на доризонтальные слои и послойного увлечения находящейся в этихслоях жидкости в ламинарное движениеза счет действия вязких сил, При этомрасстояние между дисками 6 выбрано изусловия, чтобы число Рейнольдса, характеризующее течение в слое, не пре: вьппало критического,Нечетные пластины 9 доходят до со,ответствующих нечетных дисков 6, ачетные пластины 10 частично расположены между нечетными дисками 6, при, чем край их доходит до края соответствующих им по высоте. четных дисков 7,Обращенный к дискам 6 и 7 край пластин 9 и 10 выполнен в форме дуги, При, этом переменная по ширине длинапластин 9 и 10 выбрана в соответствиис соотношением1 . В- (К+К),где В - расстояние от оси ротора 5 довнутренней торцовой стенки 8 25канала 1:,К - радиус соответствующего дискаротора 5:,сР - гарантированный зазор междудиском ротора 5 и пластиной 9 30и 10,Устройство работает следующим образом,Установленные в секции 4 нечетныедиски 6 разделяют жидкость на слои,При вращении дисков 6 и 7 вследствиепередачи крутящего момента от привода11 за счет вязких сил происходит вовлечение слоев жидкости в движение.При этом скорость движения слоев всекции 4 определяется главным образомскоростью вращения дисков 6 и 7, Поскольку радиусы четных дисков 7 меняются от слоя к слою, то и ширинаслоев меняется от слоя к слою, После 45прохождения через диски 6 и 7 слоиплавно растекаются до ширины канала1, Плавное растекание слоев ведет к изменению их скорости, причем слоинаименьшей ширины в результате растекания замедляются в большей степени,а слои большей ширины - в меньшей степени, Это приводит к возникновениюсдвнгового течения, Затем формировавшееся сдвиговое течение поступаетв отстойную часть 3, предназначеннуюдля улучшения его структуры, В частности, здесь происходит гашение неоднородностей профиля течения смасштабами порядка толщины дисков 6и 7. После прохождения через отстой-.ную часть 3 поток поступает в рабочую часть 2, откуда после проведенияисследования жидкость снова направляется в секцию 4,Формула и з о б р е т е н и я Гидродинамический лоток для моделирования сдвиговых течений в стратифицированной по плотности жидкости,содержащий кольцевой канал, в котором установлен по крайней мере одинротор с насаженными на него горизонтальными дисками, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения времени существования стратификации, в лотке оппозитно дискамротора установлены горизонтальныепластины, жестко связанные с внутренней стенкой канала, число которыхравно числу дисков ротора, а длина 1пластин выбрана в соответствии с соотношением 1 = В - (К + Р),где В - расстояние от оси ротора довнутренней торцовой стенкиканала;К - радиус соответствующего диска ротора;Р - гарантированнддй зазор междудиском ротора и пластиной,причем радиус нечетных дисков роторавыбран постоянным, большим радиусалюбого из четных дисков, а радиусычетных дисков ротора выбраны переменными,1566108 Фиа 1 Редактор Е, Папп 1 одписно Тираж 519 Заказ 1210 Производственно-издательский комбинат нПатент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 ВНИИПИ Государственного 113035, Составитель В,Яковенко Техред Л,олийнык Корректор М.Ш омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5