Устройство для решения задач аэрогидромеханики

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для решения задач аэрогидромеханики. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы. Устройство содержит блок моделирования воздушной среды, выполненный в виде соленоида 1, модель несущей поверхности летательного аппарата , выполненную в виде прямоугольной пластины 2 из диамагнетика, узел моделирования вихревого следа, выполненный из двух металлических электродов 3, блок 4 питания высокой частоты, измерительный индукционный датчик 5, контролирующий индукционный датчик 6, индукционный датчик 7 опорного сигнала, блок 8 питания низкой частоты, трансформатор 9, фильтр 10 высоких частот, нуль-органы 11, 12,фильтры 13, 14 высоких частот, коммутатор 15, ключи 16,17,интеграторы 18,19,коммутатор 20, фильтры 21, 22 нижних частот, блок 23 регистрации . Устройство позволяет повысить точность и надежность работы за счет решения поставленной задачи более простыми техническими средствами. 2 ил. с S (Л оэ СП . сриг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 G 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

©Э .Сл

СР

©Ъ

Сл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3984438/24-24 (22) 27.11.85 (46) 07.11.87. Бюл. Ф 41 (72) Л.А.Грязнов, В.А.Зыбин, В.Д.Новиков, Л.H.ÌàêãðîB, В.В.Пирогов, А.И.Ушко и В.А.Филинов (53) 68 1.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 487400, кл. G 06 G 7/44, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 1285969, кл, С 06 G 7/70, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

АЭРОГИДРОМЕХАНИКИ (57) Изобретение относится к анам логовой вычислительной технике и предназначено для решения задач аэрогидромеханики. Цель изобретения — повышение точности и надежности работы. Устройство содержит блок моделирования воздушной среды, выполненный в виде соленоида 1, модель

„„SU» 135О657 А1 несущей поверхности летательного аппарата, выполненную в виде прямоугольной пластины 2 из диамагнетнка, узел моделирования вихревого следа, выполненный из двух металлических электродов 3, блок 4 питания высокой частоты, измерительный индукционный датчик 5, контролирующий индукционный датчик 6, индукционный датчик 7 опорного сигнала, блок 8 питания низкой частоты, трансформатор 9, фильтр

i0 высоких частот, нуль-органы 11.

12,фильтры 13, 14 высоких частот, коммутатор 15, ключи 16,17,интеграторы 18,19,коммутатор 20, фильтры 21, 22 нижних частот, блок 23 регистрации. Устройство позволяет повысить точность и надежность работы за счет решения поставленной задачи более простыми техническими средствами.

2 ил.

1 1350657 2

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач аэрогидромеханики, в частности для исследования циркуляционно-поступательного обтекания твердых тел трехмерным потоком идеальной жидкости.

Цель изобретения — повышение точ-ноСти и производительности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 векторные диаграммы.

Устройство содержит блок моделирования воздушной среды, выголненный в виде соленоида 1, модель несущей поверхности летательного аппарата, выполненную в виде прямоугольной пластины из диамагнетика 2, узел моделирования вихревого следа, выполненный из двух металлических электродов 3, блок 4 питания высокой частоты, измерительный индукционный датчик 5, контролирующий индукционный датчик 6, индукционный датчик 7 опорного сигнала, блок 8 питания низкой частоты, трансформатор 9, фильтр 10 высоких частот, нуль-органы 11 и i2 фильтры 13 и 14 высоких частот, коммутатор 15, ключи 16 и 17 интеграторы 18 и 19,коммутатор 20, фильтры

21 и 22 нижних частот и блок 23 ре- . гистрации.

Устройство работает следующим образом.

Отличие принципа предлагаемого устройства от известного заключается в том что в соленоиде 1 одновременно создаются два переменных электромагнитных поля,. одно ультразвуковой частоты (25 — 150 кГц) и другое низкой частоты (1 кГц).Кроме того, измерения проводятся по двум каналам: высоко- и низкочастотному.

Для поля ультразвуковой частоты металлическая модель "непрозрачна так как возникающие в поверхностном слое металла токи (скин-эффект) создают собственное магнитное поле„ компенсирующее внешнее поле в объеме модели, т.е. высокочастотное поле огибает металлическое тело, за счет чего и выполняется граничное условие непротекания его поверхности.

Характеристики НЧ-магнитного поля не зависят от размеров, формы и пространственного положения исследуемого объекта, так как практически не вызывая скин-эффекта, оно пронизывает металлическое тело без искажения.

Если соленоид I построен так,что НЧ

В и ВЧ магнитные поля в нем однородны и равномерны, то измерение компонент вектора магнитной индукции

НЧ-поля позволяе r вычислить угловые координаты прои,BQJTbHo орНВНТНро ванного измерительного дат- ика в за данной системе координат.

Для про".òîòû paccèoòðèì двумерное поле (фиг. 2). На диаграммах

X0Y. — система координат, связанная с измерительным датчиком," В„,В,,„,— компоненты магнитной индукции НЧ-поля в системе координат ХОУ,Углы между ссями систем координат XOY и Х0У огределяющие пространственное поло20 жение измерительного датчика, помещенного в заданную мерную точку,вычисляются из соотношений + E = 90О

1Ву ич агс н

Нроведя одновременно тем же датчиком измерения компонент ЕЧ-поля В, " "Ь и В в той же точке, получают дан6Ч ные о компонентах и направлении вектора магнитной индукции ВЧ-поля,возмущенного моделью, в связанной с соленоидом 1 системе координат:

IВх! ц = (Ву р соя д fВ ((40 xsir. p (2) у= axctg В I / I В„ I<

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить полную

45 информацию о векторе магнитной индукции во=-мущенного поля при гроизвольном положении измерительного датчика в заданной тсчке. Следовательно, при проведении измерений нет необходимости ориентировать датчик специальным образом, E соленоид 1, запитанный от двух блоков 4 и 8 питания через трансформатор 9, устанавливают прямоугольную пластину 2 из диамагнетика.Выходные кромки пластины 2 подсоединяют системой из двух электродов 3, моделирующих пелену свободных вихрей в

1350657

55 потоке за телом, к ВЧ-блоку 4 питания.На достаточном удалении от пластины 2, там где НЧ и ВЧ магнитные поля не искажены присутствием .модели, в соленоиде 1 устанавливают датчик

7 опорного сигнала так, что ось

его катушки совпадает с вектором магнитной индукции невозмущенных НЧ и

ВЧ полей, т.е. параллельно продольной оси соленоида.

На пластину 2 в заданных точках помещают контролирующие датчики 6.

С помощью ВЧ-блока 4 питания в электродах 3 задают такие токи, что на выходных кромках пластины 2 выполняется условие схода потока, заданное при моделировании, например условие,аналогичное постулату Чаплыгина-Жуковского. Затем в заданных точках на поверхности пластины 2 и в окружающем ее пространстве производят измерения векторов магнитной индукции НЧ и ВЧ полей с помощью измерительных датчиков 5.

Измерения производятся следующим образом. С датчика 7 опорного сигнала снимаются синусоидальные напряжения,пропорциональные величинам магнитных индукций НЧ и ВЧ полей,созданных в солениоде 1, и подаются в фильтры 10 и 21, где происходит разделение низкочастотной и высокочастотной составляющих опорного напряжения,НЧ и ВЧ составляющие опорного напряжения поступают соответственно в НЧ и ВЧ нуль-органы 11 и 12, котопые вырабатывают импульсные сигналы прямоугольной формы с частотой НЧ и

ВЧ сигналов во время, соответствующее 1/4 периодов синусоид НЧ и ВЧ составляющих опорного сигнала, и

J подают их на управляющие входы НЧ и ВЧ ключей 16 и 17.

Сигнал с измерительного датчика

5 проходит фильтры 13 и 22 и так же, как и опорный сигнал, разделяется на НЧ и ВЧ составляющие, имеющие вид синусоидальиых напряжений,пропорциональных величинам магнитных индукций НЧ и ВЧ полей. НЧ-составляющая подается на сигнальный вход НЧключа 16 непосредственно,а ВЧ-составляющая на сигнальный вход ВЧ-ключа

17 через коммутатор 15. Ключи 16 и 17 преобразуют переменные измеряемые напряжения в импульсные сигналы, временные характеристики которых тождественны управляющим сигналам,поступающим с нуль-органов 11 и 12,а амплитуды -соответствуют амплитудам

НЧ и ВЧ составляющих напряжений измеряемого сигнала в момент проведения измерений. Импульсные сигналы, вырабатываемые ключами 16 и 17,пос— тупают в НЧ и ВЧ интеграторы 18 и

19, где преобразуются в постоянные напряжения, величины которых пропорциональны усредненным (за время измерения) значениям амплитуд стробированных НЧ и ВЧ-сигналов. Постоянные напряжения подаются на входы второго коммутатора 20, а затем в блок

23 регистрации В „, В „, В

"чч нч нч

В; в„ В,ч. В z

Блок 23 регистрации обрабатывает поступающую информацию по заданному формулами (1) и (2) алгоритму и выдает значения компонент вектора магнитной индукции — аналога вектора скорости — в связанной с магнитной кабиной системе координат, Далее по известным соотношениям вычисляются значения относительных скоростей

В;,„

V; = ", коэффициентов давлений

В-вч

Р,. = 1 — (V,) и других характеристик векТорных полей.

Контролирующие датчики 6 устанавливаются на пластине 2 одноразово при подготовке эксперимента для конI троля выполнения з аданного граничного условия схода потока с выходных кромок. Оси катушек контролирующих датчиков 6 ориентируются по нормали к выходным кромкам, т.е. определять их положение относительно модели и магнитной кабины нет необходимости, поэтому измерение сигналов, поступающих с контролирующих датчиков, производится только по ВЧтракту. С этой целью напряжение,снимаемое с контролирующих датчиков

6, фильтруется от НЧ-составляющей фильтром 14 выделения высокой частоты и подается через коммутатор 15 в высокочастотный измерительный канал.

Предлагаемое устройство для решения задач аэрогидромеханики и для моделирования трехмерных векторных потоков выполнено достаточно простыми техническими средствами. По сравнению с известными моделирующими устройствами предлагаемое обеспечивает более простую технологию и повышает производительность модели135065" рования за счет исключения операции ориентирования измерительного датчика при установке его в заданные мерные точки при исследовании трехмерных полей скоростей на поверхности исследуемого тела и в окружающем его пространстве и,кроме того, повышает точность. формула и э о б р е т е н и я

Устройство для решения задач аэрогидромеханики, содержащее блок моделирования воздушной среды, выполненный в виде соленоида, модель несущей поверхности летательного аппарата,выполненную в виде прямоугольной пластины из диамагнетика, узел моделирования вихревого следа, выполненный из первого и второго металлических электродов, первые выводы которых подключены соответственно к первой и второй фазным выходным клеммам блока питания высокой частоты, измерительный индукционный датчик, контролирующий индукционный датчик, первый коммутатор, первый ключ, выход которого соединен с входом первого интегратора, первый нуль-орган,индукционный датчик опорного сигнала, расположенный в одной половине внутренней полости .соленоида., внутри вблизи другого торца которого размещена прямоугольная пластина иэ диамагнетика, к первой и второй боковым сторонам которой прикреплены вторые выводы соответственно первого и второго металлических электродов, между которыми на поверхности прямоугольной пластины из диамагнетика размещен контролирующий индукционнь и датчик, измерительный индукционный датчик,расположенный в другой половине внутренней полости соленоида над прямоугольной пластиной из диамагнетика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,г целью повышения точности, в него введены второй нуль-орган,три фильтра высоких частот, два фильтра нижних частот, блок питания низкой частоты, трансформатор, второй ключ

5 второй интегратор и второй коммутатор,выход которого подключен к входу блока регистрации, первый v. втое рой фаэные выходные клеммы блока питания низкой частоты подключены к выводам первой первичной обмотки трансформатора, выводы второй первичной обмотки которого соединены с первой и второй фазными выходными клеммами блока питания высокой частоты, выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к паре выводов соленоида, выход контролирующего индукционного датчика через первый фильтр высоких частот подключен к первому информационному входу первого коммутатора, второй информационный вход которого через второй фильтр высоких частот соединен с выходом измерительр ного индукционного датчика и с вхо.дом первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, управляющий вход которого через втоЗ0 рой нуль-орган соединен с выходом второго фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу индукционного датчика опорного сигнала и с входом третьего фильтра высоких

35 частот, выход которого через первый нуль-орган подключен к управляющему входу второго ключа, информацион,— ный вход которого соединен с выходом первого коммутатора, выход второ40 го ключа через второй интегратор соединен с первым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вхсд которого подключен к выходу первого интегратора,управляющие входы первого и второго коммутаторов являются входом запуска ус ройства.

1350657

SY ч

Составитель В.Рыбин

Редактор И.Николайчук Техред И.Попов р . Корректор О.Кравцова .1

Заказ 5284/48 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4