Способ определения напряжения трения на поверхности аэродинамических моделей

Комитет Росс ийс по патентам и то Федерации ым знакам(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Целью изобретенияявляется повышение точности и информативности за счет определения локальныхзначений напряжения трения. На поверхности модели размешают чувствительный(51) 6 б 01 М 9/00 9/О элемент, который выполняют в виде пленки из упругого вещества - полимерного геля заданной толшины с известным модулем сдвига, наносят на поверхность пленки и модели маркеры и измеряют сдвиговые деформации пленки под действием потока, например, оптическим интерференционным методом, а напряжения трения при этом определяют по закону Гука для сдвиговых деформаций. В частности, маркеры выполняют в виде размешенной на поверхности модели (под пленкой) отражательной дифракционной решетки. а на поверхности пленки - пропускаюшей решетки, что позволяет использовать явление муара для регистрации сдвиговых деформаций. 1 ил.Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано дляопределения напряжения трения на поверхности модели при испытаниях а аэродинамических установках.Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет определения локальных значений напряжения трения.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения напряжения трения на поверхности аэродинамической модели, включающем размещение чувствительного элемента на поверхности модели и регистрацию перемещения этого элемента под воздействием потока газа, измеряют сдвиговые деформации чувствительного элемента, который выполняют в виде пленки упругого вещества, причем на поверхности пленки и модели размещают маркеры, по относительному смещению которых и определяют локальное значение напряжения трения согласно закону Гука для сдвиговых деформацийх т = С , (1) м где т- напряжение трения в точке, М:б - модуль сдвига упругого вещества; Х - сдвиг поверхности слоя в точке, М: Ь - толщина слоя,Пленку упругого вещества изготавливают из полимерного геля. Полимерный гель изготавливают на основе органосилоксанов. Относительное смещение маркеров регистрируется оптическим интерференционным методом. Маркеры выполняют в виде дифракционной решетки, Локальность измерений достигается тем, что на модель наносят очень тонкую пленку упругого вещества й =100 мкм), что на порядок меньше характерного размера неоднородности распределения напряжения трения на поверхности модели. Характерный радиус кривизны поверхности модели также на несколько порядков превосходит толщину пленки, Поэтому предлагаемым способом можно измерять распределение локальных значений напряжений трения на криволинейных участках поверхности модели, что резко, повышает информативность эксперимента.Поскольку на модель наносят непрерывную тонкую пленку упругого вещества, устраняется погрешность измерений прототипа, обусловленная наличием зазоров плавающего элемента.С целью увеличения точности измерений, пленку упругого вещества изготавливают из полимерного геля - вещества с очень малым модулем сдвига, подчиняющимся закону Гука с высокой точностью, Это позволяет увеличить величину сдвиговой деформации пленки под действием потока газа, что приводит к повышению относительной точности измерения перемещения маркеров, а, следовательно, к повышению точности измерения напряжения трения.Изготовление полимерного геля на основе органосилоксанов позволяет повысить температурную стабильность и уменьшить несовершенства упругости полимерного геля, что повышает точность измерений.Измерять относительное смещение маркеров в условиях аэрофизического эксперимента необходимо бесконтактным способом, чтобы не вносить возмущений в поток. Для этой цели используют оптические интерференционные методы измерений перемещения, такие как голографическая интерферометрия, спекл-фотография и т.д., характеризующиеся высокой точностью, дистанционностью, и отсутствием влияния на исследуемый объект. При характерных значениях модуля сдвига б = 0,1 н/см, напряжении трения г = 0,01 н/см и толщине слоя И = 100 мкм, относительное перемещение маркеров составит Х= 10 мкм, что достаточно для измерения его интерференционным методом с погрешностью менее 1;4.Чтобы упростить процесс измерения относительного смещения маркеров, их выполняют о виде дифракционных решеток. Это позволяет использовать явление муара, и задача измерения смешения маркеров сводится к фотографированию и расшифровке муаровых картин.На чертеже изображен участок поверхности модели 1. На поверхности модели размещают чувствительный элемент, который при этом выполняют в виде пленки упругого вещества 2 с модулем сдвига б и толщиной й. На поверхности пленки и модели размещают маркеры 3. При продувке модели в аэродинамической установке в пленке возникают сдвиговые деформации, что приводит к относительному смещению маркеров. Измеряя сдвиговые деформации по относительному смещению, маркеров Хв точке М определяют напряжение трения в точке М согласно закону Гука по формуле (1).Данное предложение позволяет повысить точность и информативность за счет определения локальных значений напряжения трения.ПодписноеВНИИПИ. Рег. ЛР йо 0407203834, ГСП, Москва, Раушская наб., 4/5 Заказ 9 1873, Москва, Бережковская наб 24 стр. Производственное предприятие Патент 1. Способ определения напряжения трения на поверхности аэродинамических моделей, включающий размещение чувствительного элемента на поверхности модели и регистрацию перемещений этого элемента под воздействием потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности за счет определения локальных значений напряжений трения, измеряют сдвиговые деформации чувствительного элемента, который при этом выполняют в виде пленки из упругого вещества, причем на поверхности пленки и модели размещают маркеры, по относительному смешению которых по закону Гука для сдвиговых деформаций определяют напряжение трения.2. Способ по п. 1, отличающийсд тем, что пленку упругого вещества изготавливают из полимерного геля.3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что полимерный гель изготавливают на основе органосилоксанов,4. Способ по пп, 1 - 3, отличающийся тем, что относительное смещение маркеров регистрируют оптическим интерференционным методом,5, Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что маркеры выполняют в виде дифракционных решеток.