Способ определения числа маха и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения числа Маха, включающий отбор полного и статического давлений, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса.измерения, предварительно отбирают определенный объем газа при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха. 2. Устройство для определбния; числа Маха, содержащее заборник статического давления, приемник полного давления газа и индикатор числа Маха, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой- . ства, приемник полного давления выполнен в виде полого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутрен )S няя полость цилиндра соединена с заборником статического давления при помощи клапана, а поршень связан с индикатором числа Маха.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CNIH

РЕСПУБЛИК (1% (И) З1511 С 01 P 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ж ЖМА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3577880/18-10 (22) 07.04.83 (46) 23.09.84. Бюл. 35 (72) Г.Н. Гельперин (53) 532.574(088.8) (56) 1. Горлин С.M. и др. Аэроме— ханические измерения. "Наука", 1964, с. 230.

2. Авторское свидетельство СССР

9 139156, кл. G 01 P 5/14, 1960 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА МАХА .И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения числа Маха, включающий отбор полного и статического давлений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса, измерения, предварительно отбирают определенный объем газа при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха.

2. Устройство для определения, числа Маха, содержащее заборник статического давления, приемник полного давления газа и индикатор числа

Маха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, приемник полного давления выполнен в виде полого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутренИ няя полость цилиндра соединена с заборником статического давления при помощи клапана, а поршень связан с индикатором числа Маха.

1114956

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к спосо. бам и средствам определения числа

Маха в газовых потоках,и может быть использовано для определения числа Маха в аэродинамических трубах внутри воздухозаборников и т.д.

Известен способ визуализации угла Маха, т.е. угла между вектором скорости и ударной волной бесконеч- 1О но малой интенсивности с помощью оптических средств j1j .

Однако этот способ отнимает много времени и требует навыков в обращении со специальными оптическими 15 приборами.

Этот способ реализуется в устройстве, содержащем интерферометры, искровое фото и т.п. j1) .

Эта аппаратура сложна и дорога. 20

Наиболее близким к изобретению является способ определения числа

Маха, включающий отбор полного и статического давлений газового потока (21.

Однако известный способ также 25 достаточно сложен.

Известный способ реализуют в устройстве для определения числа Ма-, ха, содержащем заборники полного и статического давлений .(2) .

Недостатком известногд устройства . является его сложность.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения числа Маха, включающему отбор полного и статического давлений, предварительно отбирают определенный объем 40 газа при статическом давлении, после чего воздействием полного давления отобранный объем газа подвергают адиабатическому сжатию и по степени сжатия газа определяют число Маха.

Кроме того, в устройстве, со" держащем заборник статического давления, приемник полного давления rasa и индикатор числа Маха, приемник полного давления выполнен в виде по- 50 лого цилиндра с установленным навстречу потоку поршнем, выступающий торец которого имеет сферическую форму, причем внутренняя полость цилиндра соединена с заборником ста- 55 тического давления при помощи клапана, а поршень связан с индт1катором

;числа Маха.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

На любое тело, обтекаемое газовым потоком, действуют газодинамические нагрузки. Каждая из них может быть выражена зависимостью у

Q = С SKP

Q СТ где Q газодинамическая нагрузка (любое сопротивление, подъемная сила, продольный или поперечный момент); коэффициент газодинамической выгрузки (например, коэффициент подъемной силы); показатель адиабаты газового потока; характерный геометрический параметр; статическое давление в газовом потоке; число Маха где М =—

Э

g ) К

Pt- Vo P1

Ф где P и V — соответственно те1 кущие значения давления и объема.

Сила сопротивления сжатию к

P=P,. P=P,() Г, (З)

1 где Р— площадь газосжимающего органа.

Если сжатие газа производить под воздействием -газодинамической нагрузки, то выполняется равенство

P =gQ, (4) где . — передаточный коэффициент от приемника газодинамической нагрузки к газосжимающе му органу.

Нодставляят (1) и (3) в (4), получаем и у к С SKP — — = FP (— - ) Q ст 2 ст уv — скорость газового потока; а. — скорость звука в газовом потоке.

Если отобрать газ при статическом давлении в объеме v и подвергнуть его диабатического сжатию, то выполняется равенство

1114956 отсюда

V = A

С Ч2у где

A = V

Составитель В. Назарова

Редактор В. Иванова Техред С.Легеза

Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6760/30 Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Учитывая, что С зависит от числа

Маха, 15 т.е. степень сжатия отобранного при статическом давлении и адиабатического сжатого газодинамической нагрузкой газа есть функция лишь числа Маха, Предлагаемый способ позволяет .g0 достаточно просто находить число Маха, Устройство для определения числа Маха, реализующее предлагаемый способ, содержит приемник полного давления, представляющий собой ци- 25 линдр 1 с поршнем 2, наружный торец которого выполнен сферическим и ориен-. тирован встречно газовому потоку.

В устройстве установлен заборник 3 статического давления, соединенный с запоршневым пространством при помощи клапана 4. Поршень соединен с индикатором 5. На чертеже изображен кинематический вариант этого соединения. При необходимости кинематическая связь может быть заме» иена любой другой, например электрической (если датчик целесообразно отделить от индикатора).

Устройство работает следующим образом.

Поршень 2 до отказа выдвигают HB величину Х при открытом клапане

4, после чего клапан закрывают и отпускают поршень. Таким образом, цилиндр заполняют газом при статическом давлении. Под действием силы своего лобового сопротивления поршень, сжимая газ в цилиндре, вдвигается в него из положения I, соответствующего М=О, положения II;соответствующего М = М,. что и показывается индикатором (= 1).

Таким образом, для предлагаемого устройства можно при помощи тарировки отградуировать в требуемом диапазоне параметров потока шкалу индикатора и определять охватываемые им числа Маха.

Сферическая форма головки поршня целесообразна ввиду того, что ее коэффициент С постоянен в довольно ъ значительной области углов атаки вблизи нулевого, т.е. прибор нечувствителен к ошибкам его установки.

При детальной разработке конструкции прибора неминуемо применение раз -. личного рода сальников. Однако их использование не влечет за собой снижения чувствительности прибора, так как поршень подвержен микровибрации ввиду неизбежных пульсаций потока окоЛо него.

Таким образом, изобретение позволяет значительно упростить определение числа Маха по фиксированныи значениям статического давления в газовом потоке.