Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Нарушение однородности может сильно сказаться иа точности получаемых результатов. Кроме того, необходимо иметь в виду, что перед каждым новым опытом железиый лист должен размагничиваться для приведения его к одному и тому же магнитному состоянию. Во время производства опытов иа установке МАГА основной определяемой величиной является напряженность магнитного поля Н, которая, как было показано выше, служит аналогом скорости жидкости тв. Напряженность магнитного поля может определяться различными способами..
Некоторые из иих будут рассмотрены в следующем параграфе. Помимо устройств, служащих для определения напряженности магиитиого поля, злектрическая схема установки МАГА включает в себя реостаты, амперметры и вольтметры. 5 4.3. Определение иапряжеииости магнитного поля Для замера напряженности постоянного магнитного поля в воздухе может быть использован принцип генератора. Прибор, работающий иа этом принципе, был использован, например, М. Ф. Пищиком. Он был назван «магнитным полемером». Основной частью этого прибора являлась измерительная катушка, иасажениая иа ось электромоторчика постоянного тока.
При помощи реостата можно было менять число оборотов мотора, а следовательно, и катушки. Катушка имела обмотку $4.31 опгвдвйвййв йлпгяя1зййобти млгйитйого поля 193 из тонкой проволоки диаметром 0,025 мм. Концы обмотки были припаяны к медным пластинкам эбонитового коллектора. "Электрический ток, индуцируемый в катушке, вращаю- шейся в магнитном поле,.
снимался с коллектора щетками. Для замера индуцируемой в катушке э. д. с. с успехом может применяться ламповый вольтметр типа ЛВ-9; Зтот вольтметр позволяет замерять величины от 1 ма. Индуцируемая в катушке э.д.с. определяется формулой Е= 4,44~'тэФ (4.13) где 7 †часто электрического тока, в †чис витков на вращающейся катушке, Ф вЂ” максимальный магнитный поток, пронизывающий катушку. В свою очередь частота тока 7 определяется формулой У = ббоп (1/сек). (4.!4) Здесь р †чис пар полюсов, п †чис оборотов катушки в минуту. Замер числа оборотов катушки лучше всего производить неконтактным методом с помощью стробоскопа. Магнитная индукция связана с магнитным потоком формулой (4.15) где г — активная площадь катушки.
Подставляя (4.15) в (4.13) и заменяя магнитную индукцию через напряженность магнитного поля согласно формуле (4.2), получим Е = 4,44 ~ зш1ьН (4.16) Действующее значение напряженности магнитного поля будет Н г'2 (4.17) где Н определяется из уравнения (4.16). При этом следует иметь в виду, что для воздуха в системе С05 магнитная проницаемость р= 1. Будем иметь (4.18) В этой формуле Š— в вольтах, У вЂ” в герцах, аа>— в квадратных сантиметрах.
Чтобы перейти'от системы С03 к системе МКСА, необходимо напряженность, вычисленную 13 зая. аыз. н, н, суяяяв 194 йлгйитогйдйодийамичвсйая аналогия (мага) 1гл. 1ч' 10' в эрстедах, умножить на — ° тогда получим напряженность 4я ' в а/м. Прибор, использованный М. Ф. Пищиком, обладал следующими данными: р = 1, и = 1800, тв = 1000, а=85 1О 'м'. Данный способ замера напряженности магнитного поля обладает двумя существенными недостатками: 1) на измерительную катушку, вращающуюся в исследуемом магнитном поле, окааывают влияние магнитные поля из окружающего пространства, что делает затруднительным определение истинного значения напряженности исследуемого магнитного поля; 2) переходное сопротивление от коллектора к угольным щеткам является неустойчивым, что влияет на точность замера Н.
Н. А. Цветков для замера напряженности постоянного магнитного поля испольаовал баллистический метод. основанный на том, что тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля при переходе из одной среды в другую не иаменяется. йля замера напряженности магнитного поля по этому методу нспольауется плоская измерительная катушка в сочетании с баллистическим гальванометром (например, баллистический гальванометр типа М21/2). Измерительная катушка должна быть предварительно проградуирована, т.
е. определена ее постоянная эш. Кроме того, должен быть проградуирован и гальванометр с целью определения его баллистической постоянной Сь, Измерительная катушка помещается в той точке магнитного поля, напряженность в которой мы хотим замерить, таким образом, чтобы магнитный поток был направлен нормально к ее виткам. После этого подается постоянный ток в проводники, моделирующие циркуляционное обтекание тела, или в катушки электромагнитов, моделирующие поступательный поток. С помощью переключателя меняется направление тока и определяется отброс а по шкале баллистического гальванометра.
В том случае, когда определяется напряженность магнитного поля в воздухе, будем иметь в системе С08 Н = — [эрсгп). (4.19) $4.$1 опввдядянйв илйгяжяийости магнитного поля 19$ в системе МКСА Н= В [а/м] Сзя 1О (4.20) В этих формулах Сь †баллистическ постоянная гальванометра в максвелл!дел. шкалы, а — число делений шкалы гальванометра, втв — постоянная катушки в сиз, Если магнитное поле создается не в воздухе, а в железном листе, то с помощью баллистического метода определяют не напряженность, а магнитную индукцию. В этом случае измерительная катушка наматывается на железном листе в том месте, где требуется произвести замер.
Магнитная индукция определяется формулой 28 ж (4.21) Здесь тв †чис витков ивмерительной катушки; в сечение железа, охватываемого ими. Из (4.19) следует, что число делений шкалы гальванометра, на которое отклоняется его рамка при перемене направления тока в электромагните, будет 2вгвН и —— Сь (4.22) Так как у гальванометра М21!2 одно деление равно ! лгм, то при данных условиях не представляется возможным производить с достаточной точностью замер напряженностей менее 5 врет. Это нельзя признать удовлетворительным.
Из формулы (4.22) видно, что точность баллистистического метода будет тем выше, чем больше значение постоянной катушки втв, замеряемой напряженности Н и чем меньше баллистическая постоянная гальзанометра Сь. Н. А. Цветков при замере напряженности магнитного поля в воздухе использовал измерительную катушку размерами 9 )(8 Х 2 ммв с постоянной вял=100 слР. Увеличение размеров катушки не позволило бы рассматривать получаемые результаты как значение напряженности в точке.
В работе использовался баллистический гальванометр типа М21/2 с баллистической постоянной Св — — 1000 максвелл!дел. шкалы. Подставляя эти данные в формулу (4.22), будем иметь а=0,2Н. 196 мдгйитогпдгодййьмичвскдй аналогия (мьгл) (гЛ. пв При замере напряженности постоянного магнитного поля в железном листе применялась плоская измерительная катушка, намотанная из провода ПЭЛ-0,08 с постоянной втв= = 9520 смг. Градуировка баллистического гальванометра производилась по формуле МЛОз Сь — — (максвелл/дел. шкалы), я где М вЂ” индуктивность катушки в генри, г — сила тока в амперах.
У применявшейся катушки индуктивность составляла М=0,01 гк. Сила тока при градуировке менялась в пределах 50 †100 . Баллистическая постоянная гальванометра оказалась равной Сь — 810 [максвелл/дел. шкалм1. Если в формулу (4.22) подставить зти данные, то получим а= 23,5Н. В данном случае с достаточной точностью можно производить замер напряженностей, начиная от 0,04 ерсш. Для замера напряженности переменного магнитного поля также может использоваться калиброванная измерительная катушка в сочетании с вольтметром, обладающим достаточной чувствительностью. Замеряя во время опыта з. д.
с., индуктирующуюся в измерительной катушке, можем подсчитать напряженность магнитного поля по формуле (4.18), где теперь у' †часто переменного тока. Н. А. Цветков для замера напряженности переменного магнитного поля в воздухе использовал измерительную катушку с постоянной вте= 94 с.вг в сочетании с ламповым вольтметром типа ЛВ-9.
Так как индуктируемые в катушке з. д. с. были малы, то перед вольтметром ставилась приставка- усилитель с сильным зкранированием, позволяющим работать в присутствии больших магнитных полей. $ 4.4. Моделирование циркуляционного потока несжимаемой жидкости Рассмотрим вначале, как моделируется методом МАГА цнркуляционное обтекание кругового цилиндра потоком несжимаемой жидкости. $4 41 модвливованив цигкхляционного потока 197 (4.23) так что Модель.
обтекаемого цилиндра иа установкс МАГА представляет собой прямолинейный проводник цилиндрической формы. Если через этот проводник пропускать электрический ток, то вокруг него в воздухе образуется магнитное поле. Магнитная проницаемость воздуха есть величина постоянная, что, как было показано выше.
является необходимым условием при моделировании движения несжимаемой жидкости на магнитной модели. В магнитном поле, возникающем вокруг прямолинейного цилиндрического проводника. магнитные силовые линии будут концентрическими окружностями с центром на оси проводника. а напряженность магнитного поля Н будет сохранять постоянное значение вдоль каждой такой окружности. ' На основании закона полного тока напряженность в однородной среде магнитного поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
