Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 37
Текст из файла (страница 37)
При этом фаза Уо на сетках обоих тиратронов одинакова. На аноды тиратронов Лз и Лз подается через трансформатор Т, переменное напряжение той же частоты, что и Уо, причем на анод одной лампы это напряжение подается в фазе с Уш а на анод другой †сдвинут на 180'. Проводить ток во время положительной полуволны анод- ного напряжения может только та лампа, у которой напряжения на аноде и сетке совпадают по фазе. Направление выпрямленного тока в якоре электродвигатели О, а следовательно и направление его вращения, зависит от того, который из тнратронов в данный момент проводит ток, а это в свою очередь зависит от величины сопротивления 1сз, т. е.
от глубины жидкости. Вал двигателя связан с иглой И, так что вращение двигателя в одну сторону вызывает подъем иглы, а в другую— ее опускание. Если глубина в потоке возросла и игла оказалась погруженной в воду на величину, большую чем Ьл. то от появившегося тока 1 на сопротивлении й, образовалось падение напряжения Уш совпадающее по фазе с анодным напряжением У, например, у лампы Лз. В результате этого в якоре электродвигателя й появляется постоянный ток определенного направления. Соответствующее подключение обмотки возбуждения электродвигателя к постороннему источнику 24з $ 6.41 йзоизводство иамвгвний постоянного тока обеспечивает при этом вращение двигателя в сторону подъема измерительной иглы.
Если глубина жидкости уменьшилась, так что погружение иглы стало меньше Лл, то фаза напряжения Уо на сопротивлении гсз-изменится на противоположную и совпадет с фазой анодного напряжения (У у лампы Лз. Это вызовет появление тока в якоре двигателя' в противоположном направлении, в результате чего двигатель начнет вращаться в сторону опускания иглы. Процесс подъема или опускания иглы сбудет продолжаться до тех пор, пока сопротивление Йз не станет равным Й,, тогда исчезнет ток 1 в сопротивлении Йз, а следовательно, ! и напряжение Уш + В этом случае на сетках ламп Лз и Лз напряжение будет отсутствовать.
и каждая иа этих ! ламп будет проводить ток г только во время своего положительного полупериода анодного напряже- т + '+" ния. Ток в якоре двигателя каждые полпериода 8' будет менять свое направление, и двигатель вращаться не будет, следовательно, и игла будет стоять на месте. Конденсатор С, в электрической схеме служит для коррекции фазы Уд. СопРотивлениЯ гтз и гез Рис. 86. Схема механической части служат для ограничения автоматического уровнемерз.' сеточных токов в лампах Л, и Лз.
Сопротивление й,з является ограничителем анодного тока в этих же лампах. На рис. 86 показана схема механической части прибора.' С валом двигателя 1 связана гайка 2, в которую ввернут 16ь 244 гаабГйдглййичвсйая дйалогня (гй. ч держатель 3 с измерительной иглой 4. Игла вместе с держателем электрически изолирована от всех остальных деталей. В продольный паз держателя заходит стопор 5, поэтому при вращении гайки валом электродвигателя держатель вместе с иглой может перемещаться только вертикально. С нарезанной частью держателя 3 связано червячное колесо б, которое при перемещении держателя поворачивается вокруг оси 7 н вращает соединенный с ней роторсельсинадатчика 3. При перемещении держателя из одного крайнего положения в другое ротор сельсина-датчнка поворачивается примерно на один оборот.
На валу сельсина-приемника. размещенного в отдельном корпусе, укреплена стрелка указателя глубины воды. Измерение скоросши. Измерение величины скорости воды может производиться стандартной трубкой Пито в Прандтля. Однако из-за сравнительно большого диаметра такой трубки применение ее в потоках с малой глубиной затруднительно. Поэтому для измерения скорости используются трубки полного напора, при помощи которых определяется полный напор йе; глубина й определяется так, как было показано выше, а скорость вычисляется по формуле тв = У23(аз — Щ. (5.29) Диаметр трубки полного напора желательно иметь возможно меньше, чтобы с большей точностью замерить профиль скоростей по глубине потока.
Г. Ф. Камнев и А. А. Промыслов применяли трубки с диаметрами 8 мм, В. Н. Сунцов— с диаметрами 2,6 мм н 0,9 мм. Принцип работы такой трубки ясен из рнс. 87. Для определения направления скорости В. Н. Сунцов применва насадки, изображенные на рис. 88. При измерении направления скорости такой насадок вращался вокруг осн Я до тех пор, пока уровня жидкости в дифференциальном манометре, соединенном с двумя трубками насадка, не совпадали между собой.
Измерение углов. Измерение углов, образуемых на поверхности потока косыми гилравлическими прыжками и слабыми волнами с направлением скорости потока, представляет большую трудность ввиду пульсации уровня потока в районе прыжка и некоторой расплывчатости его границ. Определение этих углов может производиться либо на фотографии $ 5.41 пгоиаводство ивмвввний 245 потока, либо на самом потоке непосредственно. В последнем случае игла, укрепленная в координатнике, помещается после- Рнс. 87.
Трубка полного напора. Рис. 88. Насадки лля определения направления скорости. довательно в 2 — 4 точки на фронте прыжка. По координатам втих точек и определяется тангенс угла наклона прыжка. Визуализация иотока. При производстве опытов на установке гаво гидравлической аналогии могут вестись также ГАЗОГИДРАЗЛИЧВСКАЯ АНАЛОГИЯ [гл. т зрительные наблюдения за потоком. Для наблюдения траекторий движения отдельных частиц воды в поток вводятся капельки жидкости, имеющей одинаковый удельный вес с водой и не смешивающейся с последней.
Находясь в воде во взвешенном состоянии в виде шариков, эти капельки выполняют роль так называемых гидрокинематических индикаторов. В качестве жидкости, образующей такие индикаторы, может применяться хлорбензол или вазелиновое масло с добавлением для свето- непроницаемости порошка голландской сажи. Введение индикаторов в поток производится при помощи стеклянной трубки с тонким оттянутым носком. Движение гидрокинематических индикаторов в потоке воды может фотографироваться при помощи кинокамеры. При проектировании кинопленки на лист бумаги можно отметить последовательные положения индикатора относительно обтекаемых потоком тел и получить таким образом его траекторшо движения.
Зная по этим отметкам путь, проходимый индикатором аа каждую смену кадра, и число смен кадров в секунду при съемке, можно вычислить скорость движения индикатора. Подобная визуализация потока воды проводилась А. А. Промысловым н Г. ф. Камневым. 5 Б.б. Поверхностные волны в модельном потоке воды Причиной, вызывающей появление поверхностных волн в жидкости, является действие силы тяжести и силы поверхностного натяжения. Роль этих сил различна при обрааовании волн различной длины.
При образовании волн большой длины решающую роль играет сила тяжести, а силой поверхностного натяжения можно пренебречь. Такие волны носят название гравитационных. При образовании волн малой длины превалирует сила поверхностного натяжения, и здесь, в свою очередь, можно пренебречь действием силы тяжести. Такие волны называются капиллярными. В теории волн выводится формула, определяющая скорость распространения гравитационных волн; эта формула имеет вид (5 30) $5.5) поввгхностныв волны в модвльном потокв воды 247 где Л вЂ” длина волны, Ь вЂ” глубина жидкости. Скорость распространения капиллярных волн может быть определена по формуле (5.31) где Т вЂ” поверхностное натяжение, р — массовая плотность жидкости.
В действительности мы никогда не будем иметь чистых гравитационных или капиллярных волн; на поверхности жидкости всегда будут смешанные гравитационно-капиллярные волны. В теории волн доказывается ь), что скорость распространения гравитационно-капиллярных волн равнакорню квадратному из квадратов скоростей распространения гравитационных и капиллярных волн. Поэтому с учетом (5.30) и (5.31) будем иметь Ю ,/йЛ 2З т йи Л --я С = ° — 1п — + — †. Сти р 2и Л р Л (5.32) На рис. 89 изображены трн кривые для скорости распро- 0 А странения поверхностных волн в .функции длины волны: кривая 7 для капиллярных волн по формуле (5.31), кривая 2 для гравитационных волн по формуле (5.30) и кривая 3 для гравитационно-капиллярных волн по формуле (5.32).
Из этого рисунка видно, что прн распространении гравитационно-капиллярных волн имеет место дисперсия, причем при Л ' Ло дисперсия аномальная, а при Л ) Ло †нормальная. При Л=Ло скорость распространения волн имеет минимальное значение с „. Бели глубину жидкости, на поверхности которой распространяются волны, считать бесконечно большой, то 1й — = 1' 2ил т) См., например, А.
Зом не уф ел ьд, Механика деформируе- мых сред, ИЛ, 1954, 248 глзогидгавличвская аналогия и формула (5.32) принимает вид Гк~ 72 с= у — + — —. У 2я р х Исходя из формулы (5.33), легко найти, что (5.33) (5.34) (5.35) )е = 2я ~, с,м,=ф~ 2у~. В случае поверхностных волн на границе вода — воздух Т=72 ди(см, 7=1 з/слгз, и при этом формулы (5.34) и (5.35) дают Ц= 1,7 см, с,= 23,2 см/сек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
