Способ определения поля скоростей ламинарного газового потока

Способ определения поля скоростей ламинарного газового потока

Реферат

 

(19)SU(11)818260(13)A1(51)  МПК ⁵    _G01M9/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ЛАМИНАРНОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано при изучении ламинарных течений газа. Известен способ визуализации газовых потоков, при котором вводят дымовые струйки и фотографируют их. Однако при этом способе в газовый поток вводят инородные частицы, загрязняющие основной поток. Известен способ определения поля скоростей ламинарного газового потока, основанный на регистрации яркости свечения на светочувствительном материале металлической нити, установленной перпендикулярно направлению потока и нагреваемой электрическим током. Недостатком этого способа является трудность расшифровки полученных фотоснимков, связанных с яркостным характером визуализации. Целью изобретения является ускорение процесса исследований. Для этого электрический ток изменяют по пилообразному закону, а светочувствительный материал перемещают с постоянной скоростью параллельно направлению потока. Кроме того, амплитуду пилообразного потока увеличивают до получения свечения нити во всех сечениях потока. На фиг. 1 приведено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2, 3 - временные диаграммы питающего нить тока и эпюры получаемого на фотоматериале профиля скорости. Устройство содержит генератор пилообразного тока 1, питающего металлическую нить 2, расположенную перпендикулярно потоку 3 в исследуемом объеме 4. Изображение нити 2 проектируется с помощью оптической системы 5, расположенной вне потока на движущийся фотоматериал 6. В качестве фотоматериала 6 удобно применять специальную контрастную фотохромную бумагу, не требующую проявления для получения видимого изображения нити 7 и получаемого профиля потока 8 (рис. 2, 3). Устройство работает следующим образом. С помощью генератора пилообразного тока 1 через нить 2 пропускается пилообразный ток, который может быть или нарастающим (фиг. 2) или спадающим (фиг. 3). Поскольку различные участки нити 2, находятся в различных условиях теплообмена с потоком (теплообмен тем больше, чем больше скорость потока) и для получения свечения нити в местах большего теплообмена (большей скорости) требуется больший ток, то в условиях нарастающего тока накала нити (фиг. 2), например, при параболическом профиле скорости потока, сначала светятся периферийные участки нити в точках а, потом участки в точках а, б и, наконец, при определенном токе засветится вся нить во всех ее точках а, б, в. Проектируя изображение светящихся в различные моменты времени участков нити на равномерно движущуюся фотохромную бумагу 6 получаем на ней белое пятно (фиг. 2) на черном фоне, форма которого дает информацию о профиле скорости потока 3 (фиг. 1). Если через нить 2 пропускать спадающий пилообразный ток (фиг. 3), то на фотоматериале 6 получим черное пятно на белом фоне, изображающее профиль скорости исследуемого потока. Поскольку характер преобразования величины скорости в величину яркости нити носит гиперболический характер (фиг. 2), то специальным подбором закона убывания тока со временем (фиг. 3) можно добиться линейного преобразования скорости потока, при котором профиль скорости потока 3 без искажения передается на фотоматериал 6. Скорость перемещения фотоматериала V и период пилообразного тока Т выбираются из условия получения качественной развертки изображения профиля скорости и экономии фоточувствительного материала. Для различной величины общерасходной скорости потока V выбирается оптимальной амплитуда пилообразного тока i из условия получения свечения всей нити при амплитудном значении тока, в том числе в сечении потока с максимальной скоростью. С помощью предлагаемого способа удобно исследовать искажения и изменения профиля скоростей со временем путем исследования на фотоматериале изображения профиля 8, соответствующие различным периодам пилообразного тока Т. При этом период нестационарности потока должен быть больше периода Т и постоянной времени нити. Для получения количественной информации о профиле скорости необходима градуировка аппаратуры абсолютным способом. Предлагаемый способ позволяет на порядок ускорить процесс исследований потока за счет преобразования яркостной визуализации потока в амплитудную без применения сложного оборудования в виде громоздких теневых приборов. (56) Мартынов А. К. Экспериментальная аэродинамика, М. : Оборонгиз, 1950, с. 166-167. Петров Т. И. Технические заметки ЦАГИ, N 107, 1936,

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ ЛАМИНАРНОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА, основанный на регистрации яркости свечения на светочувствительном материале металлической нити, установленной перпендикулярно направлению потока и нагреваемой электрическим током, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса исследований, электрический ток изменяют по пилообразному закону, а светочувствительный материал перемещают с постоянной скоростью параллельно направлению потока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что амплитуду пилообразного тока увеличивают до получения свечения нити во всех сечениях потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3