Устройство для решения задач аэрогидромеханики

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 С 06 С 7/70 ОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИЙ СР Ж К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 487400, кл. С 06 С 7/44, 1973.Авторское свидетельство СССР У 1285969, кл, С 06 С 7/70, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АЭРОГИДРОМЕХАНИКИ(57) Изобретение относится к анам логовой вычислительной технике и предназначено для решения задач аэрогидромеханики. Цель изобретения - повышение точности и надежнос ти работы. Устройство содержит блок моделирования воздушной среды, выпо ненный в виде соленоида 1, модель есущеи поверхности летательног парата, выполненную в виде прямоугольной пластины 2 из диамагнетнка,узел моделирования вихревого следа,выполненный из двух металлическихэлектродов 3, блок 4 питания высокойчастоты, измерительный индукционныйдатчик 5, контролирующий индукционный датчик 6, индукционный датчикопорного сигнала, блок 8 питания низкой частоты, трансформатор 9, фильтр10 высоких частот, нуль-органы 11,12,фильтры 13, 14 высоких частот,коммутатор 15, ключи 16,17,интеграторы 18,19,коммутатор 20, фильтры 21,22 нижних частот, блок 23 регистрации. Устройство позволяет повыситьточность и надежность работы за счетрешения поставленной задачи болеепростыми техническими средствами.2 ил,., + В - 900Ву ичагсх Н Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач вызывая скин-эФфекта, оно пронизывает металлическое тело без искажения.Если соленоид 1 построен так,что НЧ Ви ВЧ магнитные поля в нем однородны и равномерны, то измерение компонент вектора магнитной индукцииНЧ-поля позволяе г вычислить угловые координаты произвольно ориентированного измерительного датчика в заданной системе координат.Для простоты рассмотрим двумерное поле (фиг. 2). На диаграммахХОУ. - система координат, связаннаяс измерительным датчиком," В ,В у, -компоненты магнитной индукции НЧ-поля в системе координат ХОУ,Углымежду ссями систем координат ХОУ и ХО 1определяющие пространственное поло жение измерительного датчика, помещенного в заданную мерную точку,вычисляются из соотношений Нроведя одновременно тем же датчиком измерения компонент ЕЧ-поля В,х ц и Ву в той же точке, получают данКные о компонентах и направлении вектора магнитной индукции ВЧ-поля,возмущенного моделью, в связанной с соленоидом 1 системе координат; 35 В з - )Вх соя р+ (В,1 х соя Ы В хцВ ур с о я дВхя 3.г, /Ь (2) у = ахсдВм яц /Вя Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить полную 45информацию о векторе магнитной индукции возмущенного поля при гроизвольном положении измерительного датчика в заданной тсчке, Следовательно, при проведении измерений нет необходимости ориентировать датчик специальным образом,В соленоид 1, запитанный от двух блоков 4 и 8 питания через трансформатор 9, устанавливают прямоугольную пластину 2 из диамагнетика.Выходные кромки пластины 2 подсоединяют системой из двух электродов 3, моделирующих пелену свободных вихрей в5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 потоке за телом, к ВЧ-блоку 4 питания.На достаточном удалении от пластины 2, там где НЧ и ВЧ магнитные поля не искажены присутствием .модели, в соленоиде 1 устанавливают датчик 7 опорного сигнала так, что ось его катушки совпадает с вектором магнитной индукции невозмущенных НЧ и ВЧ полей, т.е. параллельно продольной оси соленоида.На пластину 2 в заданных точках помещают контролирующие датчики 6. С помощью ВЧ-блока 4 питания в электродах 3 задают такие токи, что на выходных кромках пластины 2 выполняется условие схода потока, заданное при моделировании, например условие,аналогичное постулату Чаплыгина-Жуковского, Затем в заданных точках на поверхности пластины 2 и в окружающем ее пространстве производят измерения векторов магнитной индукции НЧ и ВЧ полей с помощью измерительных датчиков 5.Измерения производятся следующим образом. С датчика 7 опорного сигнала снимаются синусоидальные напряжения,пропорциональные величинам магнитных индукций НЧ и ВЧ полей,созданных в солениоде 1, и подаются в фильтры 10 и 21, где происходит разделение низкочастотной и высокочастотной составляющих опорного напряжения,НЧ и ВЧ составляющие опорного напряжения поступают соответственно в НЧ и ВЧ нуль-органы 11 и 12, котопые вырабатывают импульсные сигналы прямоугольной формы с частотой НЧ и ВЧ сигналов во время, соответствующее 1/4 периодов синусоид НЧ и ВЧ составляющих опорного сигнала, и подают их на управляющие входы НЧ и ВЧ ключей 16 и 17.Сигнал с измерительного датчика 5 проходит фильтры 13 и 22 и так же, как и опорный сигнал, разделяется на НЧ и ВЧ составляющие, имеющие вид синусоидальиых напряжений,пропорциональных величинам магнитных индукций НЧ и ВЧ полей, НЧ-составляющая подается на сигнальный вход НЧ- ключа 16 непосредственно,а ВЧ-составляющая на сигнальный вход ВЧ-ключа 17 через коммутатор 15. Ключи 16 и 17 преобразуют переменные измеряемые напряжения в импульсные сигналы, временные характеристики которых тождЕственны управляющим сигналам,поступающим с нуль-органов 11 и 12,а амплитуды соответствуют амплитудам НЧ и ВЧ составляющих напряжений измеряемого сигнала в момент проведения измерений. Импульсные сигналы, вырабатываемые ключами 16 и 17,поступают в НЧ и ВЧ интеграторы 18 и 19,где преобразуются в постоянные напряжения, величины которых пропорциональны усредненным (за время измерения) значениям амплитуд стробированных НЧ и ВЧ-сигналов, Постоянные напряжения подаются на входы второго коммутатора 20, а затем в блок 23 регистрации В , В , В"ич нч фнчфЬЧ " вч 2Блок 23 регистрации обрабатывает поступающую информацию по заданному формулами (1) и (2) алгоритму и выдает значения компонент вектора магнитной индукции - аналога вектора скорости - в связанной с магнитной кабиной системе координат, Далее по известным соотношениям вычисляются значения относительных скоростейзцЧ, = з" , коэффициентов давленийВ "вчР, = 1 - (Ч,.) и других характеристик векТорных полей.Контролирующие датчики 6 устанавливаются на пластине 2 одноразово при подготовке эксперимента для контроля выполнения заданного граничного условия схода потока с выходных кромок. Оси катушек контролирующих датчиков 6 ориентируются по нормали к выходным кромкам, т,е. определять их положение относительно модели и магнитной кабины нет необходимости, поэтому измерение сигналов, поступающих с контролирующих датчиков, производится только по ВЧ- тракту, С этой целью напряжение,снимаемое с контролирующих датчиков 6, фильтруется от НЧ-составляющей фильтром 14 выделения высокой частоты и подается через коммутатор 15 в высокочастотный измерительный канал.Предлагаемое устройство для решения задач аэрогидромеханики и для моделирования трехмерных векторных потоков выполнено достаточно простыми техническими средствами. По сравнению с известными моделирующими устройствами предлагаемое обеспечивает более простую технологию и повышает производительность модели 1350 б 5"рования за счет исключения операцииориентирования измерительного датчика при установке его в заданные мерные точки при исследовании трехмерных полей скоростей на поверхностиисследуемого тела и в окружающем егопространстве и,кроме того, повышаетточность. Формула и э о б р е т е н и яУстройство для решения задач аэрогидромеханики, содержащее блок моделирования воздушной среды, выполненный в виде соленоида, модель несущей поверхности летательного аппарата,выполненную в виде прямоугольной пластины из диамагнетика, узел моделирования вихревого следа, выполненный из первого и второго металлических электродов, первые выводы которых подключены соответственно к первой и второй фазным выходным клеммам блока питания высокой частоты, измерительный индукционный датчик, контролирующий индукционный датчик, первый коммутатор, первый ключ, выход которого соединен с входом первого интегратора, первый нуль-орган,индукционный датчик опорного сигнала, расположенный в одной половине внутренней полости соленоида., внутри вблизи другого торца которого размещена прямоугольная пластина иэ диамагнетика, к первой и второй боковым сторонам которой прикреплены вторые выводы соответственно первого и второго металлических электродов, междукоторыми на поверхности прямоугольной пластины из диамагнетика размещен контролирующий индукционньй датчик, измерительный индукционный датчик,расположенный в другой половине внутренней полости соленоида над прямоугольной пластиной из диамагнетика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,г целью повышения точности, в него введены второй нуль-орган,трифильтра высоких частот, два фильтранижних частот, блок питания низкойчастоты, трансформатор, второй ключ 5второй интегратор и второй коммутатор,выход которого подключен к входу блока регистрации, первый и втоерой фаэные выходные клеммы блокапитания низкой частоты подключены квыводам первой первичной обмоткитрансформатора, выводы второй первичной обмотки которого соединены с первой и второй фазными выходными клеммами блока питания высокой частоты,выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к паре выводов соленоида, выход контролирующего индукционного датчика через первый фильтрвысоких частот подключен к первомуинформационному входу первого коммутатора, второй информационный входкоторого через второй фильтр высокихчастот соединен с выходом измерительрб ного индукционного датчика и с входом первого фильтра нижних частот,выход которого подключен к информационному входу первого ключа, управляющий вход которого через втоЗО рой нуль-орган соединен с выходомвторого фильтра нижних частот, входкоторого подключен к выходу индукционного датчика опорного сигналаи с входом третьего фильтра высоких35частот, выход которого через первыйнуль-орган подключен к управляющему входу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, выход второ 41 го ключа через второй интеграторсоединен с первым информационнымвходом второго коммутатора, второйинформационный вход которого подключен к выходу первого интегратора,управляющие входы первого и второгокоммутаторов являются входом запуска ус.ройства,1350657 Редак аказ 5284/48 Тираж 671 ВНИИПИ Государственного комитета пб делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.