Устройство для моделирования струйных течений

Союз Советскин Социвлистицесииа РеспубликОП КСАН ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(11) 598096 1) Х. Кл, 06 С 7/ исоединением заявки асударстаеннмй комитетСааата Миннетраа СССРпа делам изобретенийи аткрытнй 23) Приори(53 юллетень 1 1.335 8. 5) Дата опубликования описания 9,ЦЩ 2) Авторы изобретени А. О. Дитм И. Мигачев, С. Н. Окунев и фипато 1) Заявитель Ленинградский институт водного трансп РОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУЙНЫ ТЕЧЕНИЙ Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит блок задания граничных условий, выполненный в виде цепной линни, звенья которой соелинены с помощью поворотных втулок, в которых установлены подвижные электролы, домкрат, шарниры и элас. тичные перегородки с точечными сквозными электролами, установленные в электролитическом бакс, который установлен на домкрат, и шарниры, расположенные в опорной раме.На чертеже показан схема устройства для моделирования струйных течений. Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.Известно устройство для моделирования полей, содержащее клиновой бак с электролитом, блок питания, измерительный блок, электроды литания электрического поля, модель об текаемого тела и тороидальный трансформатор для индуцирования вихревых электрических полей 11, Однако это устройство не позволяет реализовать модель струйного течения.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для моделирования полей, содержащее задающий генератор, выходы которого через цепочки из последовательно соединенных усилителя и блока регулирования амплитуд соединены со входами соответствующих блоков регулирования фаз, первый выход первого из которых через последовательно соединенные первый потокомер и первый блок резисторов соединен с первой группой подвижных электродов, второй выход первого блока регулирования фаз соединен с подвижными электродами, выходы вто- в рого блока регулирования фаз соединены с торондальными электромагнитами, первый выход третьего блока регулирования фаз через последовательно соединенные второй потокомер и второй блок резисторов соединен с первой группой электролов питания молелн, а его 25 2второй выход через третий блок резисторов соединен со второй группой электродов питания модели, коммутатор, входы которого соединены со второй группой подвижных электро. дов и измерительными и контролирующими зондами, а выход коммутатора соединен со входом блока обработки и индикации информации, н электролитическнй бак с опорной рамой, в котором расположена модель обтекаемого тела 12). Однако это устройство не позволяет моделировать струйные течения в зонально- неоднородных областях.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования струйных течений в зонально-неоднородных областях50 55 60 Усгройство содержт элект)ОгиткЙ бак 1, электроды 2 питания модели, модель 3 обтекаемого тела, измерительные и контролируощие зонды 4, подвижныеэлектроды 5, олок задания граничных условий 6, эластичные перегородкис точечными сквозными электродами 8, опорную раму 9, шарниры 10, домкрат 11, блоки резисторов 12, потокомеры 13, блоки регулирования фаз 14, блоки регулирования амплитуд 15, усилители 16, задающий генератор 1, коммутатор 18, блок обработки и индикации информации 19 и тороидальные эл ектром а гциты 20.Электролитический бак 1 установлен ца опорной раме 9 так, что одна из ео продольных сторон закреплена в шарнирах 10, другая сторона опирается ца шарнирно закрепленный на баке 1 и на опорной раме 9 домкрат 11, с помощью которого дно оака 1 можез быть установлено горизонтально или под углом, при этом ось вращения проходит срез иарниры О и совпадает с линией угла дна и продольной вертикальной стенки бакаЭлектроды 2 питания модели и подвижць электролы 5 через олоки резисторов 12 и потокомеры 13, представляющие собой прямоугольные сосуды с графитовыми электродами, куда заливается электролит, блоки регулирования фаз 14 и блоки регулирования амплитуд 5 соединены с усилителями 16, подключенными к задающему генератору 17. Измерительные и контролирующие зонды 4 через коммутатор 18 соединены с блоком обработки и индикации информации 19.При моделировании циркуляционных потоков тороидальный электромагнит 20 устанавливается через отверстие в дне бакаи включается в одну из цепей питания модели.Рассмотрим работу устройства на примере решения осесимметричной задачи об обтекании тела с кавитацией на основе прямой электрической аналогии.Электролитический бак 1 устанавливается на опорной раме 9 с помощью шарниров О и домкрата 11 так, чтобы электролит расположился в виде клина с углом 3 - 8, образую- шими которого является дно и свободная поверхность, а вершина совпадает с углом стыковки дца и продолыой стенки бака 1. Устанавливается выполненная в виде сегчента модель 3 обтекаемого тела и электроды 2 по поперечным, а в случае необходимости и цо продольным сторонам. Электроды 2 выполнены из графитовых стержней и включаются через блоки 12, содержащие резисторы одиаково о сопротивления в канале питания каждого электрода, обеспечивающие одинаковый расход тока через них. Одновременно электроды 2, расположенные по продольной стороне бака 1, служат для задания граничного условия цо линии их расположения. При моделировании границы раздела сред на электроды 2 подается регулируемое напряжение.Блок задания граничных условий 6 состоит из звеньев, шарнирно закрепленных на втулках, через которые проходят электроды 5, и могут свободно поворачиваться относительно друг друга, как, например, звенья велосипедной цепи. Звенья цпочки изготавливаются из ди 510 5 2 Е 25 30 35 40 45 электрика (например оргстекла), стойкого к воздействию орызг электролита, разчр звеньев одинаков, так как это условие по;воляет в дальнейцем подводить к электродам 5 одинаковые токи (воспользоваться готовыч блоком резисторов), что существенно упрощает процесс подбора граничных условий на модели и сокращает время проведения эксперимента. Эгектводы 2, 5 подключаются через бгоки 12, потокомеры 13, олоки регулирования фаз4, блоки регулирования амплитуд 15 к усилителям 16, рабочая частота которых задается генератором 17. Необходимость оло ков регулирования фаз 4 и олоков регулирования амплитуд5 по сравнению с известными аналогичными коцтрукциями вызвана 1 ем, что при задании в модель потока большоо числа источников за счет емкостных явлений без двойной регулировки их полная компенсая не может быть достигнута. 1 ервоначальцо блок 6. уста на вл и вается параллельно продол ьной оси бака 1 по направлению потока вниз от модели 3, при этом точка, общая для первого электрода блока 6 и модели 3 (т. н. точка отрыва), определяется расчетом (по величине кавитации) или из геометрических соооражений (острая грань, перелом и т. д.).Измерительные и контрогируюц 1 ие зонды 4 располагаются на поверхности модели 3, между электродами 5 блока 6 и в электролите бака 1. Включаются цепи питания (блоки 14, 15, 16, 17) и с помощью контроля на потокомерах 13 устанавливаются соотношения токов в цепях питания электродов. Потокомеры 13 заполняются тем же электролитом, что и электролитический бак 1, и при измерении одним и тем же зондом позволяот определить величины потоков, Измерения и контроль выполняются зондами 4, включенными через коммутатор 18, проверка и подбор граничных условий выполняется визуально на блоке 19 при сравнении отдельных сигналов с зондов, установленных в контрольных точках. В качеств( граничного условия на линии блока 6 служит одинаковая величина напряженности (аналог скорости) и отсутствие перепада потенциалов (аналог непротекания через границу каверны), его выполнение можно контролировать с помощью блока 19, при этом первоначально измерения выполняются для прямой цепочки, а потом цепочку деформируют так, чтобы величины потенциалов соответствовали заданным условиям, после чего производятся необходимые измерения и расчет в блоке 19.При необходимости создания зонально-неоднородной области по ее границам располагают эластичные перегородки 7 (например резиновые), препятствующие смешиванию электролита различной проводимости, продитые точечными электродами 8 (графитовычи или металлическими), осуцествляющими электрический контакт ца границах зон. При необходимое ти моделирования циркуляционного обтекания контура он сцепляется с тороидальным электромагнитом 20, включенным в одну из цепей питания, установленным перпендикулярно слою электролита и создающим в нем вихревое электрическое поле. В процессе моделирования по598096 Форму,га -изобретения Составитель Г. СорокинТерод О. Лгов Корректор С. 111 екм а Тираж 8 о 6 11 олписное 1 слактор М. Трофимовазаказ 123941 Свиси еиннстров СССРи . гкрытиис.аи н . л. 45ол, л. Прсктная, 4 1 Н 1 ИПИ Гос рствеиного комитсиелам изобретенийосква, Ж, Ра иГагент. г. Уггг 13035, .Ъи.иал ППП является дополнительное граничное условие отподбора величины циркуляции на контуре. Устройство для моделирования струйных теча ний, содержащее задающий генератор, выхгды которого через цепочки из последовател.- но соединенных усилителя и блока регулирования амплитуд соединены со входами соот- в ветствующих блоков регулирования фаз, первый выход первого из которых через последовательно соединенные первый потокомср и первый блок резисторов соединен с первой группой подвижных электродов, второй выход первого блока регулиргвация фаз соединен с шд вижными электродами. выходы второго блока регулирования фаз соединены с тороидальньми электромагнитами, первый выход третьего блока регулирования фаз через последовательно соединенные второй поткомер и второй олок резисторов соединен с первой группой электродов питания модели, а его второи выход через третий блок резисторов соединен со второй группой электродов питания модели, коммутатор, входы которого соединены со второй группой подвижных элект 1)олов и изхерительц.гтп и контролирующими зондами, а выход коммутатора соединен со входом блока обрабгтки ц ицдпкаггии информации, и электролитический бак с опорной рамой, в котором расположена мо. лель обтекаемого тела, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных йозможнгг тей устройства за счет моделирования струйных течений в згцально-неоднородных областях, сно содержит блок задания граничных условий, выполненный ввиде цепной линии, звеья которой соединены с помощью поворотных втулок, в которых о тановлены подвижные элект роды, домкрат, шарниры ц эластичные перегородки сточечцымц сквозными электролами, установленные в электролитнческом баке, который становлен ца домкрат, и шарниры, расположенные в опорной раме.Источники информации, принятые во вцпм,цие при экспертизе:1. Рязанов Г. А. Электрическое ходелированцс с применением вихревых полей,М., Наука, 1969, с. 809.2. Авторское свидетельство СССР Л 492888, кл. с 06744, 1974.