Способ магнитного моделирования нестационарных потоков идеальной жидкости

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 235413 Союз Соеетских Социалистических РеслубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 20,1 Ъ.1966 (Ло 1070061/26-24)с присоединением заявки М л. 42 птт,ЧПК С 060 нор итет омитет ло делам открытииниетрае обретени УД 1, 681.333,001.5 1088.8)Опубликовано 16,1.19 Дата опубликования Бюллетень5 сания 9 Л 1.1969 при С вторзобретения Рязанов Ленинградский институт водного транспорта Заявитель Л И РОВАН ИЯ Н ЕСТАЦИО НАР Н Ъ 1 ХЛЪНОЙ ЖИДКОСТИ Известны способы хтагнттного моделирования стационарных потоков идеальной жидкости с применением переменного магнитного поля ультразвуковой частоты и поверхностного эффекта.5По предложенному способу проводящие модели тел устанавливают внутри катушек с локализованным магнитным потоком ц определяют локальные изменения потенциалов наведенного магнигного поля путем смещения о делей тел в направлении магнитных линий. При этом две равные модели крыла конечного размаха устанавливают симметрично относи. тельно обтекаемой током плоскости, а симметричные пары проводов, моделирующих сво бодные вихри, соединяют последовательно с последующим пропусканием тока одного направления.Это позволяет определггь воздецствце потока на тела, движущиеся поступательно с раз ными скоростями в непосредственной близости друг от друга или вблизи неподвижных рельефных экранов, а также моделировать обтекание подводного крыла конечного размаха при бесконечно большом значении числа Фру аг утр жа под нно магжцть а, то тушотоку всрх. токи, цяю- Созно тр я за я на вом бес. де способа поясняется фцг Осуществлени 2,Допустим, чтколен замкнута утри кап В имеется состоящая цз двухкаштука 1 квадратного сече СОБ МАГНИТНОГО МО ПОТОКОВ ИД2нця, витки которой расположены так, чтонитное поле полностью локализовано вннее ц рассеяния магнитного потока в окрющее пространство не гроцсходцт, Еслиключить эту катушку к цсточнцку перемего напряжения ультразвуковой частоты,одном цз ее колен в области однородногонитного поля В, с цндукццей располопроводящую модель 2 исследуемого телвозмущенное магнитное поле В внутри каки окажется подобным сбращенному ппрц поступательном движении тела: в поностном слое модели возникнут вихревыеподобные присоединенным вихрям, замещцъ Тело В однородгом потоке жидкости,данное этими токами наведенное хагнполе компенсирует внешнее поле В, внмодели, а в окружающем ее пространствподобно вызванному потоку ц простираетспределы катушки. Его граничные условцповерхности модели выражаются равенсВ= - В сов (В,гг),г тг - внешняя нормаль, а условие наконечности имеет видВ - 0,Таким образом, магнитное поле В внтушки имеет две состаьляющце ВВ=В,+8и подобно стационарному обращенному потоку в безграничной жидкости, а магнитное поле вне ее, имеющее только одну составляющую В, соответствует вызванному потоку (также в неограниченной жидкой среде).Расположим теперь вблизи первой модели (вне катушки) проводящую модель 3 второго тела (например, рельефный экран), Тогда вследствие скин-эффекта на ее поверхности будет выполняться граничное условиеВ= 0 и строение магнитного поля (как вне катушки, так и внутри нее) будет возмущено. Однако это не изменит значений нормальной составляющей вектора магнитного поля В на поверхности первой модели, потому что нормальная составляющая вторичного наведенного поля, созданного вихревыми токами второй модели, здесь немедленно компенсируется полем новой системы вихревых токов, возникающих в поверхностном слое первой модели Это свойство наведенного магнитного поля со. ответствует строению вызванного потока, в котором нормальная составляющая скорости на поверхности тела (независимо от присутствия других тел) всегда равна нормальной составляющей скорости дьияения данной точки тела. Влияние второй модели 3 проявляется лишь в перераопределеьии касательной составляющей вектора магнитного поля В, что соответствует перераспределению присоединенных вихрей в потоке жидкости.Граничные условия и условие на бесконечности соответствуют мгновенному потоку, вызванному движением первого тела вблизи неподвижного второго тела в условиях, когда вследствие изменения взаимного расположения тел границы течення жидкости все время изменяются и движение жидкости, рассматриваемое в системе отсчета, связанной с первым телом, является нестацнонарным. Таким образом, вне катушки мы воспроизводим только одно вызванное течение яндкости (рассматриваемое в неподвижной системе отсчета, связанной с удаленными покоящимися частицами жидкости), а внутри нее, где существуют обе составляющие магнитного поля В и В, - течение, обращенное по отношению к первому телу, т. е. движение жидкости, рассматриваемое в системе отсчета, связанной с первым телом. Это обращенное течение соответствует обтеканию неподвижного первого тела однородным потоком, имеющим скорость Р,.Описанная выше магнитная модель позволяет исследовать воздействие потока на тело при его движении около других неподвижных тел, вблизи рельефного экрана и т, п.Безразмерную скорость изменения потенциала определяют с помощью датчика 4 магнитного напряжения в форме тонкого гибкого соленоида. Один его конец устанавливают в -ой точке поверхности мсдели, а другой - в противоположном колене катушки так, чтобы они лежали на прямой, перпендикулярной век 5 10 15 го 25 30 35 40 45 50 55 60 65 тору поля В. Затем второй конец датчика смещают вдоль магнитных силовых линий до тех пор, пока напряжения, нндуцируемые полем В, на его участках, расположенных в первом и во втором коленах катушки, не скомпенсируют друг друга и напряжение на выходе датчика не обратится в нуль. Направление перемещения устанавливается на опыте, После этого модель тела отодвигают от датчика на расстояние Ь 1 в направлении магнитных силовых линий (см, фиг. 1), Это вызывает перераспределение поля вектора В, и на выходе датчика появляется разность электрических потенциалов, соответствующая изменению потенциала наведенного магнитного поля Ль, Измерив это магнитное напряжение с помощью компенсационной схемы и разделив его на магнитное напряжение, соответствующее смещению на такое же расстояние Л 1 второго конца датчика, расположенного в невозмущенном магнитном поле В (это магнитное напряжение равно произведению В,Л 1), мы получим безразмерную величину, которая входит в формулу Коши - Лагранжа, если последнюю привести к безразмерному видуггде ЛР - локальное изменение вызванного потенциала в неподвижной точке пространства, совпадающей в начальный момент с -ой точкой поверхности тела, за время смещения этого тела на расстояние Л 1, и Г - отношение вызванной скорости в точке,на поверхности тела к скорости Р самого тела,ЛР, Л:,к,лг в,ьДля моделирования обтекания подводного крыла конечного размаха при бесконечно большом значении числа Фруда две равные модели 1 (см. фиг. 2) подводного крыла конечного размаха 2 размещают внутри катушки, колена которой непосредственно примыкают друг к другу. Плоскость, в которой расположены разделяющие нх провода, при прохождении по ним тэка, является поверхностью разрыва непрерывности вектора поля В, на которой он меняет свое направление, причем по обе стороны от нее магнитное поле однородно. Одна из моделей является основной, другая - вспомогагельной.Для того чтобы магнитное поле токов, имитирующих вихревую пелену на основной модели, не нарушило граничного условия, провода, соответствующие свободным вихрям, присоединяют к выходящим кромкам обеих моделей. При этом соответственные пары проводов соединяют последовательно, следя за тем, чтобы токи в симметрично расположенных проводах имели одинаковые направления. Очевидно, что в этом случае, выполняя условие Жуковского - Чаплыгина на верхней (основной) модели, мы, вмь.те с тем, выполняем235413 Предмет изобретения АГ 7 Составитель Е. В. Тимохина Редактор Е. В. Семанова Техред Л. К, Малова Корректор О. Б. ТюринаЗаказ 728,14 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открьпий при Совете Мииисзров СССРМосква, Цепгр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова, 2 его на нижней модели, отличающейся от неенаправлением внешнего поля,1. Способ магнитного моделирования не- стационарных потоков идеальной жидкости с применением переменного магнитного поля ультразвуковой частоты и поверхностного эффекта, отлииаощийся тем, что, с целью определения всздействия потока на тела, движущиеся поступательно с разными скоростями в непосредственной близости друг от друга или вблизи неподвижных рельефных экранов, проводящие модели этих тел устанавл вают внутрп катушек с локализованным магнитным потоком и определяют локальные изменения потенциалов наведенчого магнитного поля путем смещения моделей тел в направлении маг нитных линий.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, сцелью моделирования обтекания подводного крыла конечного размаха при бесконечно большом значении числа Фруда, две равные модели крыла устанавливают симметрично относительно обтекаемой током плоскости, а симметричные пары проводов, моделирующих свободные вихри, соединяют последовательно с последующим пропусканием тока одного 15 направления,