Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 36
Текст из файла (страница 36)
После обтекания решетки профилей вода сливается из лотка и через трубу 16 воввращается в бассейн 2. Для регулирования уровня воды в лотке и создания йеобходимого подпора служит затвор 1о. Регулирование расхода воды осуществляется клапаном 17. Насос 1 работает всегда с несколько завышенной производительностью, а излишки воды сливаются через трубу 18. Таким образом, в баке 3 всегда поддерживается постоянный уровень, а это обеспечивает постоянство расхода воды через установку. $ 6.$! зйсбйгННзитлльйая НстаНовйз Ю1 с осью сопла, достигает в этом случае бб'.
Естественно, что такой поток не удовлетворяет поставленным выше требова- 'М~ виям. Улучшить свойства модельного потока можно поднятием затвора, что аналогично повышению Й противодавления в среде, куда происходит истечение. Как видно нз рис. 82, может быть выбрано такое оптимальное поднятие за- с 4 г В 6 я Ф 6 сгю — — Росгоо р «/соя твора г мм, при кото ром глубина Ь в потоке воды за соплом Рис. 83. Опрелезеиие оптимального яодяятня затвора з зависимости остается практически по- от расхода воды через установку.
стоянной. Для того чтобы иметь возможность правильно выбрать положение затвора, была проведена серия опытов при различных расходах воды через установку. Реаультаты этих опытов представлены кривой на рнс. 83, где введены обозначения: 9 л1сек †расх воды через установку, г мм— оптимальное поднятие затвора, Ьз мм †глуби потока в выходном сечении сопла на режиме г = О. Кривая. приведенная Измерительные приборы помещаются в координатниках 18 и 14 и могут быть размещены в любой точке потока.
Установка газогидравлической аналогии должна обеспечить создание равномерного прямолинейного потока воды в рабочей части лотка за соплом. На выполнение этого требования должно быть обращено особое внимание при отработке экспериментальной установки. Для установки, изображенной на рис. 81, истечение воды из сопла при полностью опущенном затворе 1б аналогично истечению газа в пустоту.
Исследование потока воды за соплом при полностью опущенном затворе показало, что по мере удаления от среза сопла имеет место резкое падение глубины и средней скорости, сопровождающееся сильным растеканием потока. Угол р между направлением скорости и осью х, совпадающей ГйдаоГИдгавЛИчвбйая анлЛогий 1гл. Н на рис. 83„ является характеристикой данной установки и может служить для ориентировочного определения оптимального положения затвора.
Проверка показала, что при таком выборе положения затвора условие И = сопз1 выполняется очень хорошо. Однако при этом наблюдается некоторое падение скорости, достигающее на малых расходах 10о1о на расстоянии 500 м.и от среза сопла. Это падение скорости объясняется наличием сопротивления трения. Растекание струи при выбранном таким образом положении затвора очень незначительно.
Угол р по краям струи достигает 7', а в ядре потока, занимающем около 80о1в выходного сечения сопла, не превышает 1'30'. Исследование профиля скоростей в выходном сечении сопла покавало, что на глубинах до 25 мм он может быть хорошо аппроксимирован параболой гв=и( — „) ', (5.27) где яз†местная скорость на расстоянии г от дна лотка, и †поверхностн скорость. Опыты показали также, что в потоке воды за соплом профиль скоростей деформируется незначительно, и этим можно пренебречь.
Необходимо заметить, что все приведенные данные определяются не только параметрами потока, но и конструктивными особенностями установки, главным обравом шероховатостью дна лотка и его размерамн. Поэтому приведенные данные, относящиеся к конкретной установке, не могут быть автоматически перенесены на любую другую. Как было показано выше. в реальном потоке воды за счет действия сил вязкости скорость меняется от чв=0 на дне лотка до ш= и на свободной поверхности. Между тем во всех приведенных выше зависимостях газогидравлической аналогии предполагалось постоянство скорости по глубине. В связи с этим возникает вопрос. какую же скорость модельного потока следует вводить во все расчетные формулы.
Этот вопрос исследовался в работе В. Н. Сунцова и в результате было показано, что для выполнения соотношений газогидравлнческой аналогии необходимо под скоростью воды в данной точке плана потока понимать поверхностную $5.4) йгойзйодстйо йзйзгвйий скорость. Это объясняется тем, что в газогидравлической аналогии в основном приходится иметь дело с поверхностными явлениями, такими, как слабые волны возмущения, гидравлические прыжки и др.„а все зти явления определяются поверхностной скоростью. Позтому везде в дальнейшем, если зто специально не оговорено, мы будем считать, что тв = и.
$ 5.4. Производство измерений В ходе опытов, проводимых на установке газогидравлической аналогии, приходится замерять ряд величин, как-то: расход воды, протекающей через установку, глубину потока, величины и направления местных скоростей течения, углы, образуемые гидравлическими прыжками и слабыми волнами с направлением скорости потока. Измерение расхода.
В установке, схема которой приведена на рис. 81, для измерения расхола воды, протекающей череа установку, использовался треугольный водослив, смонтированный в головной части лотка. Этот водослив имел высоту 250 мм и угол раствора 90'. Измерение уровня воды Н в водосливе проиаводилось с помощью пьезометра, снабженного тастером.
Определение объемного расхода воды производится по формуле (е = 1,4Н д л1сен, (5.28) где Н вЂ глуби воды в водосливе в мм. Опыт- ная проверка формулы (5.28), проиаведенная в работе В. Н. Сунцова. дала хорошие ре- зультаты. Измерение елубины. Измерение глубины потока может производиться при помощи та- стер с ми- стера, снабженного микрометрическим винтом крометриче- (рис. 84). Игла 1 укреплена на конце стержня 2, имеющего винтовую нарезку.
Этот стержень перемещается вертикально (без вращения) в каретке 3 при по- моши гайки 4. На верхнем конце стержня укреплена стрелка Ю, отмечающая на линейке 6 положение конца иглы о~носительно дна лотка. Для измерения глубины потока достаточно подвести иглу к поверхности воды и прочитать на линейке результат, 24!) гайогйдгайлйчебкклй ьйллогйй 1г». ) указываемый стрелкой. Момент касания иглы о поверхность текущей воды сопровождается образованием системы волн, исходящих из острия иглы, а в неподвижной воде — образованием мениска. Оба эти явления хорошо наблюдаются невооруженным глааом.
Абсолютная погрешность при измерении тастером уровня покоящейся жидкости не превышает О,! дси. При измерении уровня текущей жидкости эта погрешность составляет 0,2 — О,З мдс. Наибольшая погрешность имеет место прн измерении глубины в бурном потоке. Объясняется это тем, что в бурном потоке наблюдаются пульсации уровня. Особенно велики эти пульсации в районе гидравлических прыжков.
В этом случае измерение глубины можно производить так. Измеряется максимальная глубина Ь в первый момент касания иглой поверхности воды и минймальная глубина Ь „, когда игла беспрерывно касается поверхности воды. Расчетная глубина принимается как среднее арифметическое й = + ". При производстве опытов на установке "2 газогидравлической аналогии необходимо знать глубину во многих точках потока, а процесс измерения глубины вручную при помощи тастера является очень трудоемким. Поэтому крайне желательной является автоматизация этого процесса.
В !955 г. Г. Ф. Капиевым и И. И. Надпоржским был выполнен автоматический измеритель глубины потока воды, названный ими автоматическим уровнемером. Этот уровнемер основан на принципе поддержания постоянного контакта между острием измерительной иглы и поверхностью воды в лотке. На рис. 85 представлена электрическая схема прибора, которая включает в себя дифференциальную схему А, электронный усилитель В, фазочувствительный тиратронный выпрямитель С и реверсявный двигатель |). Дифференциальная схема А представляет собой два смежных электрических контура: )Ры й!и тсз и %'а, тст, тс -т).
В пеРвом из этих контУРов действУет электродвижущая сила Е„во втором — Е,. Ток /, в первом контуре и ток 1а во втором контуре определяются величинами входящих в эти контуры элементов. т) К ам не в Г. Ф., Н а дно рож ски й И. И., автоматический измеритель уровня потока воды. Судостроение, гй б, 1956. т) )Рс и )га†число витков во вторичной обмотке трансформатора Т~, соответствующее первому и второму контуру соответственно.
фав 3 1 3 1 ! 3 1 о о х ж ь Ф а 3 И ФС Ю ч Ф Р Ж а ы с3 а 1 1 1 ! ! ! 3 1 ! $ 1 1 1 ! 1 ! 1 ! ! 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! ! 3 ! 1 ! 3 1 ! 1 $ 1 ! ! ! Ь 1 1 1 1 1 1 1 3 < 1 1 1 1 1 1 ! 1 ! 1 1- 1 1 1 ! 1 ! 1 3 ! 1 ! ОЪ 1 1 ! 1 1 ! ! 1 1 1 1 1 1 1 1 ! Г 1 1 ! 3 1 1 1 1 1 ! 1 смса- ~.
х ~ йХ4 йЯ 'Ий4 1 1 ! ! 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 ! 1 ! 1 ! 1 1 1 ! Г ! ! 1 1 1 1 ! ! ! — 1 1 + ! 1 о ~о 1 ! 1 ! 3 1 1 ! ! ! --3 ! ! ! ! ! ! ! 1 1 1 ! 1 1 ! 3 1 ! 1б Зак. ЗМЭ. Н. И. Схааюа гглзбГндгавяичвсикая АНАЛОГОВО англ. ч По сопротивлению 1с,, являющемуся общим для обоих контуров, протекает ток 1=1,— 1з. Служащее датчиком сопротивление 1сз между водой и концом измерительной иглы И, погруженной в воду, является переменным. Когда игла погружена в воду на заданную величину Ьл, сопротивления й, и 1сз равны и ток 1= О. Величина Лй лежит в пределах 0,2 — 0,3 мм.
Она является неизменной для данного прибора и устанавливается при его настройке. Всякое изменение глубины воды выаывает изменение сопротивления йз. В результате этого изменения в сопротивлении йз появляется ток 1, создающий на нем падение напряжения Уо= 11сз, фаза которого зависит от 'фазы 1, т. е. от соотношения между сопротивлениями 1с, и Яз. Напряжение усиливается двухкаскадным усилителем В, после чего подается через разделительный трансформатор Т, на сетки тиратронов Л, и Л, фазочувствительного выпрямителя С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
