Устройство для исследования трехмерных циркуляционных гидроаэродинамических полей

Устройство для исследования трехмерных циркуляционных гидроаэродинамических полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при решений задач аэрогидродинамики, в частности при исследовании пространственного поступательно-циркуляционного обтекания тел. Цель изобретения - повышение . точности и быстродействия. Цель достигается введением в устройство группы задатчиков напряжения питания, измерительного блока, согласующего усилителя, задатчика фазы, усилителя и цепочки из последовательно сое диненных согласующего усилителя, задатчика фазы и магнитного усилителя. Применение данного устройства позволяет повысить точность моделирования за счет задания точных значений управляющих сигналов с задатчиков напряжения на магнитные усилители. Это обеспечивает точное соблюдение граничного условия Чаплыгина-Жуковского на модели вихревой пелены. За счет одноразового определения и задания токов провддника.х моделирования вихревой пелень повышается быстродействие устройства. 1 ил. (Л со со ел со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (S1)4 G 06G 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4059050/24-24 (22) 22.04.86 (46) 07.09.87.Бюл. № 33 (72) В.К.Ошкуков и А.Х.Каримов (53) 681 .333 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 516060, кл, G 06 G 7/70, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 516054, кл. G 06 G 7/48, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТРЕХМЕРНЫХ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ГИДРОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при решении задач аэрогидродинамики, в частности при исследовании пространственного поступательно-циркуляционного обтекания тел. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия. Цель дос- тигается введением в устройство группы задатчиков напряжения питания, измерительного блока, согласующего усилителя, эадатчика фазы, усилителя и цепочки из последовательно сое» диненных согласующего усилителя, эадатчика фазы и магнитного усилителя.

Применение данного устройства позволяет повысить точность моделирования за счет задания точных значений управляющих сигналов с эадатчиков напряжения на магнитные усилители.

Это обеспечивает точное соблюдение граничного условия Чаплыгина-Жуковского на модели вихревой пелены. За счет одноразового определения и задания токов проводниках моделирования вихревой пелены повышается быстродействие устройства. 1 ил.

36053

2р

30

55

1 13

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при решении задач аэрогидродинамики, в частности при исследовании пространственного поступательно-циркуляционного обтекания тел.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 напряжения, блок задания магнитного поля, выполненный в виде полого соленоида 2, проводники 3 моделирования вихревой пелены, установленные на выходящих кромках модели 4 из электропроводного материала, ра3Мещенной во внутренней области полого соленоида, контролирующие датчики 5, установленные на выходящих кромках 6 модели 4, блок 7 коммутации, измерительные датчики 8, эадатчики 9 напряжения питания, измерительный блок

10, магнитные усилители 11, согласующие усилители 12, эадатчики 13 фазы, согласующий усилитель 14, задатчик

15 фазы, усилитель 16, блок 17 регистрации. Измерительный блок 10 включает резонансный усилитель 18 и фазовый детектор 19, блок регистрации 17 включает цифропечатающее уст ройство 20, цифровой .вольтметр 21.

Блок коммутации 7 содержит первый

22, второй 23, третий 24, четвертый

25 и пятый 26 ключи и две группы двухпо з ицио нных п ереключа тел ей, первая группа которых имеет первый .

27, второй 28 и третий 29 двухпозиционные переключатели, а вторая группа — четвертый 30, пятый 31 и шестой 32 двухпозиционные переключатели, причем входы первого 22, второго

23 и третьего 24 ключей соединены с первой группой входов блока коммутации 7, а входы четвертого 25 и пятого 26 ключей — с его второй группой входов, выходы всех ключей 22-26 объединены и соединены с выходом блока 7. Замыкающие контакты всех двухпозиционных переключателей 2632 объединены в общую шину, замыкающие контакты первого 27 и четвертого 30, второго 28 и пятого 31, третьего 29 и шестого 32 двухпоэиционных переключателей соединены попарно и через них связаны группа выходов с третьей группой входов данного блока 7 коммутации. Генератор 1 напряже" ния служит для формирования переменного напряжения ультразвуковой частоты. Магнитные усилители 11 представляют собой амплитудно-фазоинверсные регуляторы, в которых при изменении полярности управляющего сигнала

Uq, подаваемого на их управляющие входы, фаза тока нагрузки на выходе меняется на 180, а увеличение по о абсолютной величине управляющего сигнала U приводит к увеличению амплитуды сигнала на выходе. В устройстве применен (двухтактный) магнитный усилитель трансформаторной схемы. Такой усилитель имеет хорошее согласование по входу (за счет трансформаторной входной обмотки .

Нагрузкой двухтактных магнитных усилителей 11 на выходе являются низкоомные проводники 3 моделирования вихревой пелены, прикрепленные к выходящим кромкам 6 модели 4, а трансформаторный выход хорошо согласуется с ниэкоомной нагрузкой, при этом в случаях некоторого искажения сигнала на выходе последовательно ставится дополнительное низкоомное сопротивление (на чертеже не показано) .

До тех пор, пока на входы магнитных усилителей 11 не подано управляющее напряжение Uq ток в проводниках 3

35 моделирования вихревой пелены не протекает ° Согласующие усилители 12

14 предназначены для развязки сигнала с генератора l. Задатчики 13 и

15 фазы предназначены для подстройки

40 на синфазность сигналов в обмотке блока

2 и в проводниках 3 моделирования вихревой пелены с опорным сигналом, подаваемым на второй вход блока 10.

Проводники 3 моделирования вихревой

45 пелены предназначены для создания циркуляционных потоков вокруг модели и за ней (спутный след). Проводники 3 являются аналогами присоединенных и свободных вихревых жгутов, возникающих при обтекании модели вязкой несжимаемой жидкостью (газом ).

Резонансный усилитель, 18 предназначен для селективного (с целью повышения помехозащищенности) усиления сигналов с контрольных и измерительных датчиков. Фазовый детектор 19 предназначен для преобразования переменного сигнала, поступающего на

его вход, в аналоговый сигнал в виде

1336053

15

25

55 напряжения, полярность которого будет зависеть от соотношения фаз сигналов, поступающих на его входы, а амплитуда — от величины сигнала, поступающего с резонансного усилителя 18. В качестве фазового детектора может быть использован аналоговый перемножитель, выходное напряжение которого пропорционально произведению входных напряжений О, и U

Устройство работает следующим образом.

От генератора 1 напряжения ультразвуковой частоты питания подают на обмотку блока 2 через последовательно соединенные согласующий усилитель 14, задатчик фаз 15 и усилитель 16, через согласующие усилители 12, задатчики фаз 13 на первые входы магнитных усилителей ll„ а также на второй вход измерительного блока 10. Магнитный поток, созданный током в обмотке блока 2, набегает под определнным углом на модель 4, при этом на контролирующих датчиках

5, установленных на выходных кромках

6 модели 4, наводится ЭДС, величина которой соответствует интенсивности перетекания магнитного потока в контрольных точках. Измеряют и- регистрируют величину ЭДС в контрольных точ-. ках выходных кромок модели 4. При этом величины ЭДС соответствуют интенсивности перетекания магнитного потока относительно выходных острых кромок 6 модели 4 (т.е. регистрируют исходную величину ЭДС для данного угла атаки и данной модели, соответствующую рассогласованию по условию

Чаплыгина-Жуковского 0,,0,...,0 ).

Данные действия производят при помощи контролирующих датчиков 5, блока 7 коммутации и измерительного блока IO. Для этого производят последовательное подключение первой группы входов блока 7 к его выходу при помощи ключей 22-24. Затем отключают поток в блоке 2. Далее поочередно подают электрический единичный сигнал (например, + 1 В) от задатчика 9 напряжения через магнитные усилители 11 на проводники 3 моделирования вихревой пелены. Данные действия производят при помощи переключате" лей блока 7. Для этого подают единичный аналоговый сигнал с одного из блоков 9 (например, с блока 9, связанного с переключателем 28) в следующей последовательности. Замыкают двухпозиционный переключатель 28 для подачи единичного управляющего сигнала с блока 9 на общую шину. Затем последовательно включают и выключают переключатели 30-32. При этом единичный сигнал сначала через замкнутые контакты двухпозиционных переключателей 28 и 30 поступает на управляющий вход первого магнитного усилителя. В этом положении производят регистрацию показаний ЭДС всех контролирующих датчиков 5 при помощи последовательного подключения ключей 22-24. Двухпозиционный переключатель 30 выключают, а 31 включают и данный единичный сигнал подают на управляющий вход второго магнитного усилителя. Вновь производят регистрацию всех контролирующих датчиков при помощи последовательного подключения ключей 22-24. Таким же образом при помощи переключателя 32 подают единичный сигнал на управляющий вход последнего магнитного усилителя 11 и производят регистрацию показаний ЭДС всех контролируемых датчиков 5. Затем возвращают двухпозиционный переключатель 28 в исходное положение. Таким образом, все переключатели и ключи оказываются в исходном положении и завершена регистрация всех исходных данных для систем уравнений. Уравнения, решение которых обеспечивает точную настройку всей системы, составляют из следующего"условия. При запитанных проводниках 3 моделирования вихревой пелены, на всех датчиках 5 будет наво-, дится ЭДС, которая на каждом из датчиков 5 представляет сумму ЭДС от

1336053

6 каждой пары проводников. Для выпол- щего магнитный поток, то соотношение нения граничных условий, при запи- ЭДС этих датчиков при различных знатанных проводниках 3 моделирования чениях тока в проводнике будет посвихревой пелены и при наличии потока тоянным. В данном устройстве магнит5 в блоке 2, суммарная ЭДС на каждом из ные усилители ll работают в линейном из датчиков 5 должна быть равна ну- участке характеристики, поэтому солю, т.е. отношение ЭДС датчиков не зависит от величины управляющего сигнала маг+ О + +

И нитного усилителя, т.е.

U + О, +...+ 0 + 0» = О; а

const!

I (. I

024

<(Я

U«

Ов + 03» + ° ° ° + Озэ + 03 — О, 15 где U,„= где 0,0»,...,01 - ЭДС, наводимая полем блока 2 на о

= -=- = const, 0«

U „

U„

1 О

»2

Ог»

2р где О»

033

U >

Ъ)

const!

Озз

U33 где U 3 и т.д, (0 +

U(, (1 (Uxz, !

U„(I

0„, 0(-U +...+ -- -,0 = -О

»» 33

Он

0+ ° .+---0=-0

0 зэ о, f

О»(I

О

U (((О»»

Ug ..+ ---, -- U = -U 3.

Оз

1 ния и переключателей 27-32 блока 7 коммутации. При этом токи проводников 3 моделирования вихревой пелены создают магнитные потоки, наводящие

ЭДС на контролирующих датчиках 5, равную соответственно

1 ( ю О(»

0 +

f (1 I

U ((О»»

0 +

-U„„-U, U,.

Далее включают питание блока 2 (включением усилителя 16), при этом ЭДС, соответствующих датчиках S

0„(,0,»,...,0 - ЭДС, наводимая полем проводников

3, причем первый индекс при U порядковый номер проводников 3, от которых наводится ЭДС.

Из электродинамики известно, что

ЭДС индукционного датчика прямо пропорциональная магнитному потоку,. в который он помещен, а также и электрическому току, вызывающему этот поток, Поэтому, если взять два (или более) индукционных датчика, расположенных в различных. местах относительно проводника с током, индуцируюИспользуя данные, полученные путем указанных действий, систему уравнений решают определяя величины ЭДС (U,U »,...,U@g ), необходимые для установки на выходах задатчиков напряжения 9. Определенные точным решением системы уравнений величины управляющих сигналов, подают на управляющие входы магнитных усилителей

11 при помощи задатчиков 9 напряже1 где 0 — ЭДС, наведенная полем проводников 3 моделирования вихревой пе30 лены при единичных управляющих сигналах, поступающих на магнитные усилители ll. Таким образом, система уравнений, определяющая величины напряжений, необходимых для их выстав 5 ления на задатчиках 9 напряжения, имеет вид

1336053 наводимая на контролирующих датчиках

5 от поля блока равна.

1 1 " 3 ° следовательно, суммарная (от поля блока 2 и поля проводников 3) ЭДС на контролирующих датчиках 5 равна нулю, что соответствует выполнению граничных условий Жуковского-Чаплыги- 10 на во всех контрольных точках. В этом положении производят снятия аэродинамических характеристик с модели

4 путем измерения сигналов при помощи измерительных датчиков 8, уста- 15 новленных в точках, определяемых поставленной задачей. Для этого сигналы с датчиков 8 подают на первый вход измерительного блока 10 через вторую группу входов блока 7 комму- 20 тации. Для этого включают ключи 2526 блока 7. Регистрацию результатов измерений осуществляют визуально по показаниям цифрового вольтметра

21 и отпечаткой величин сигналов 25 цифропечатающим устройством 20. г

Применение устройства позволяет. повысить точность моделирования за счет определения токов в проводниках моделирования вихревой пелены З0 точным решением, а также позволяет . повысить быстродействие за счет

Ф однозначной установки величин управляющих напряжений на магнитные усилители. 35

Формула из обретения

Устройство для исследования трехмерных циркуляционных гидроаэродинамических полей, содержащее генератор 40 напряжения ультразвуковой частоты, выходы контролирующих датчиков, установленных на выходящих кромках модели из электропроводного материала, " блок задания магнитного поля в виде полого соленоида, во внутренней области которого размещены модель .из электропроводного материала и измерительные датчики, выходы измерительных датчиков соединены соответственно с входами первой и второй групп блока коммутации, блок регистрации, проводники моделирования вихревой пелены, установленные на выходящих кромках модели из электропроводного материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены группа задатчиков напряжения питания, измерительный блок, согласующий усилитель, задатчик фазы, усилитель и цепочки из последовательно соединенных согласующего усилителя, задатчика фазы и магнитного усилителя, причем выход генератора напряжения ультразвуковой частоты соединен с входом опорного напряжения измерительного блока, с входом согласующего усилителя и с входами согласующих усилителей цепочек, выход согласующего усилителя через задатчик фазы соединен с входом усилителя, выход которого подключен к обмотке полного соленоида блока задания маг" нитного поля, выходы магнитного усилителя каждой цепочки соединены с проводниками моделирования вихревой пелены, выходы задатчиков напряжения питания группы соединены с третьей группой входов блока коммутации, группа выходов которого соединены с управляющими входами магнитных усилителей соответствующих цепочек, выход блока коммутаций подклю— чен к входу измерительного блока, выход которого соединен с входом блока регистрации.

1336053

Составитель И.Дубинина

Редактор С.Патрушева Техред B Кадар Корр-ектор В.Бутя га

Заказ 4049/47 Тираж 672

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4