Стенд для имитационного моделирования атмосферного циклона

Авторы патента:

G01M10/00 - Гидродинамические испытания; устройства, связанные с гидроканалами или испытательными бассейнами для судов (вопросы строительства - раздел E; исследование свойств материалов G01N)

Владельцы патента RU 2773548:

Степанов Валерий Викторович (RU)

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, объясняющей возникновение циркуляционных образований в движущейся атмосфере. Предложен стенд для имитационного моделирования атмосферного циклона, содержащий последовательно соединенные: входную камеру с размещенными в ней успокоителями потока, содержащую на дне входное отверстие, в которое вставлен патрубок водопровода, соединенный с водопроводом, входная камера соединена с одной стороны с концом прямолинейного входного участка, а другим концом с поворотным участком, имеющим внутренний и внешний изгибы, которые, в свою очередь, соединены с прямоугольным выходным участком, вторым концом соединенным с выходной камерой, при этом между патрубком и водопроводом вставлен кран, а между входной камерой и началом прямолинейного входа размещена решетка, через которую запускают трассер. На боковой стороне конечной части, соединенной с выходной камерой, сделан вертикальный вырез, частично закрывающийся подвижной кулисой с фиксатором ее положения в вырезе; прямоугольный входной, выходной и поворотный участки выполнены из прозрачного материала, а вся конструкция размещена на регулируемых по высоте опорных ножках. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей стенда. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытаниям различных конструкций или устройств, а более конкретно к области экспериментальной гидродинамики, объясняющей возникновение циркуляционных образований в движущейся атмосфере.

Известно изобретение [1] в котором лоток имеет прямоугольную форму поперечного сечения, включающий боковые смотровые окна и фланец для соединения с проточной частью гидролотка, у которого с целью укрепления конструкции и уменьшения влияния границ на поток жидкости, рабочий участок снабжен кавитатором с фиксированными кромками отрыва, преимущественно в виде клина, установленного между его боковыми стенками, выполненными с отверстиями, расположенными за кавитатором и соединенными; с источником сжатого газа.

Недостатком этого устройства является отсутствие деталей, формирующих изгиб потока.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрано устройство для изучения динамики движения потока жидкости на изгибе русла [2].

Указанное устройство состоит из связанных между собой входной камеры с отверстием на дне для впуска воды, через который производится подключение к водопроводу через патрубок и успокоителями потока, соединенной другим концом с прямолинейным входным участком прямоугольного сечения, другой конец которого соединен с входом поворотного участка, который, в свою очередь соединен с прямолинейным выходным участком, заканчивающимся выходной камерой со сливным отверстием, при этом все элементы выполнены из дерева, покрытого парафином.

К недостаткам этого устройства относятся невозможность наблюдения потоков воды внутри жидкости входного и поворотного участков, а также невозможность регулирования скорости потока.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей прототипа - наблюдения струй (полос) жидкости внутри потока.

Указанный результат достигается тем, что в известной конструкции для выполнения роли стенда имитационного моделирования атмосферного циклона патрубок снабжен краном, установленным между дном входной камеры с местом подключения водопровода, а в начале входного участка установлена решетка, в центр ячеек которой в жидкость помещают трассер, в качестве которого выступает тонкий гибкий объект, например, шелковая или синтетическая нить. Для обеспечения возможности наблюдения трассера внутри потока прямоугольный входной и поворотный участки выполнены из прозрачного материала.

Кроме этого на боковой стороне конечной части, соединенной с выходной камерой сделан вертикальный вырез, частично закрывающийся подвижной кулисой с фиксатором ее положения в вырезе. Все детали конструкции выполнены из прозрачного материала, а вся конструкция размещена на регулируемых по высоте опорных ножек.

Изобретение позволяет наблюдать положение трассера внутри потока и регулировать скорость потока, перемещая и фиксируя кулису в вырезе и установкой интенсивности истечения потока воды с помощью крана.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, на которых Фиг. 1 изображает конструкцию предлагаемого устройства, где изброжены следующие ее элементы:

1 - входная камера;

2 - входное отверстие;

3 - патрубок водопровода;

4 - кран;

5 - успокоители потока;

6 - решетка;

7 - прямоугольный входной участок;

8 - дно канала;

9 - внутренний изгиб;

10 - внешний изгиб;

11 - поворотный участок;

12 - прямоугольный выходной участок;

13 - выходная камера со сливным шлангом;

14 - вырез в боковой стороне выходной камеры;

15 - кулиса;

16 - крепеж;

17 - трассер;

18 - регулируемые по высоте опорными ножками;

На фиг. 2 изображено устройство регулирования стока.

Описанным выше стендом для имитационного моделирования атмосферного циклона пользуются следующим образом:

1. Изменяя длину опорных ножек (18) с помощью уровня устанавливают горизонтальное положение конструкции, содержащей скрепленные между собой входную камеру (1), прямоугольный входной участок (7), поворотный участок (11), прямоугольный выходной участок (12) и выходную камеру (13) со сливным шлангом (на рисунке не показан).

2. К патрубку (3) соединенному с отверстием (2) и краном (4).

3. Кулису (15), размещенную в вырезе в боковой стороне выходной камеры (14) с помощью крепежа (16) перемещают в положение, соответствующее заданной скорости потока (см. фиг. 2). Эту величину заранее определяют опытным путем совместно с конкретным положением крана (4).

4. Заполняют конструкцию водой, для чего открывают кран (4) на известное положение. После достижения постоянства скорости потока, в одну из ячеек решетки (6) пускают трассер (17) и примерно через 1-3 минуты сверху делают съемку конструкции с помощью устройство получения изображения трассера (19).

Перемещая положение трассера (17) по ячейкам решетки (6) получаем изображение направления потоков внутри жидкости.

Источники информации:

1. АС №567988 «Рабочий участок гидролотка».

2. Милович А.Я. Нерабочий изгиб потока жидкости// Бюллетень политехнического общества, №10, 1914, стр. 485-563.

1. Стенд для имитационного моделирования атмосферного циклона, содержащий последовательно соединенные: входную камеру с размещенными в ней успокоителями потока, содержащую на дне входное отверстие, в которое вставлен патрубок водопровода, соединенный с водопроводом, входная камера соединена с одной стороны с концом прямолинейного входного участка, а другим концом с поворотным участком, имеющим внутренний и внешний изгибы, которые, в свою очередь, соединены с прямоугольным выходным участком, вторым концом соединенным с выходной камерой, отличающийся тем, что между патрубком и водопроводом вставлен кран, а между входной камерой и началом прямолинейного входа размещена решетка, через которую запускают трассер.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что прямоугольный входной, выходной и поворотный участки выполнены из прозрачного материала.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что в боковой стороне выходной камеры и выходного участка сделан вырез с закрепленной на нем с помощью крепежа кулисой.

4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что с нижней стороны он снабжен четырьмя регулируемыми по высоте опорными ножками.

Изобретение относится к области физического моделирования гидродинамических, конвективных и аэродинамических процессов в природных и искусственных водоемах и может быть использовано для создания приближенной модели температурных распределений по глубине, характерных для морей, океанов и других водоемов, имеющих гидрологические изменения температуры.

Камера для исследований физических, климатических и атмосферных явлений // 2747030

Изобретение относится к исследовательским камерам и позволяет проводить эксперименты и наблюдения в условиях, равных условиям на поверхности космических объектов. Камера для исследований физических, климатических и атмосферных явлений включает в себя корпус, ограничивающий исследовательское пространство внутри исследовательской камеры совместно со стеклом или передней стенкой, шлюзовую камеру, ограниченную герметичными дверцами, индикаторы для контроля имитации атмосферы внутри шлюзовой камеры и исследовательского пространства, баллон, содержащий газ или жидкость, размещенный на поверхности корпуса и подключенный с помощью трубок и кранов или клапанов к пространству внутри шлюзовой камеры или к исследовательскому пространству внутри камеры и к пространству внутри шлюзовой камеры, перепускной клапан для выравнивания характеристик внутри шлюзовой камеры с окружающей атмосферой, вакуумный насос для откачки воздуха из исследовательского пространства или шлюзовой камеры.

Способ выполнения имитационного космического исследования // 2739707

Использование: для экспериментальной отработки технологии выполнения азотных удобрений для растений в условиях Марса. Сущность изобретения заключается в том, что пространство барокамеры заполняют газовой средой, имитирующей марсианскую атмосферу по химическому составу, давлению и содержанию пылевых частиц, соответствующих по размерам и химическому составу марсианской пыли.

Лабораторная установка // 2688994

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по дисциплинам: «Техносферная безопасность», «Технологические процессы и загрязняющие выбросы», «Промышленная экология», «Охрана окружающей среды в теплотехнологиях». Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для наглядного изучения влияния очистки продуктов сгорания твердого топлива с целью снижения концентрации взвешенных частиц и двуокиси серы в уходящих газах.

Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения процессов теплообмена // 2668415

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для демонстрационно-практического обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно - для демонстрационно-практического изучения процессов теплопередачи в пластинчатом теплообменнике между горячим и холодным контуром циркуляции воды.

Установка для моделирования течения типа куэтта и способ тарировки датчика термоанемометра в установке для моделирования течения куэтта // 2657513

Изобретение относится к экспериментальной технике в области механики жидкостей и газов и может быть использовано для изучения структур течений типа Куэтта и для тарировки датчиков термоанемометра в структурах типа Куэтта. Установка для моделирования течения типа Куэтта включает герметичный корпус и установленный в нем вращающийся цилиндр, образующий со стенками корпуса замкнутый проточный канал, при этом с одной диаметрально противоположной стороны цилиндра канал имеет постоянное сечение, в котором размещен датчик термоанемометра, а с другой диаметрально противоположной стороны цилиндра канал имеет переменное сечение и образует камеру.

Лабораторная установка по гидравлическим исследованиям // 2646559

Изобретение относится к устройствам для обучения при проведении лабораторных работ по курсу «Гидравлика». Оно состоит из напорного бака с подводом воды, водомерного устройства, пьезометра-уровнемера из прозрачной трубки, водовыпускных отверстий, выполненных непосредственно в щите-затворе, ось вращения которого расположена с некоторым эксцентриситетом относительно большого главного отверстия в передней стенке напорного бака.

Способ имитационного космического исследования // 2639624

Изобретение относится к сфере космических исследований и может быть применено для экспериментальной отработки и выполнения техники, предназначенной для использования в условиях Марса. В пространстве барокамеры, снабженной системой охлаждения, выполняют взвесь пылевых частиц, соответствующих по размерам и химическому составу марсианской пыли, в газовой среде, соответствующей марсианской атмосфере по химическому составу, температуре, давлению и содержанию пылевых частиц, и воздействуют излучениями на эту взвесь.

Устройство для доказательства свойств гидростатического (весового) давления жидкости // 2584121

Изобретение относится к устройствам для проведения лабораторных работ по курсу «Гидравлика». Устройство для доказательства трех свойств весового гидростатического давления содержит замкнутую емкость, выполненную из тонколистового материала и имеющую поверхности, наклоненные к горизонту под разными углами, соединенные с емкостью прозрачные трубки-пьезометры.

Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса // 2580230

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для исследования процессов, связанных с интенсивным тепломассопереносом. Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса содержит рабочий участок, состоящий из прямоугольного корпуса из латуни, на дно которого поочередно установлены теплоизоляционный материал, электронагреватель в виде плоского нагревательного элемента, подключенный к источнику питания, металлическая пластина и подложка, на которую налита низкокипящая жидкость.

Способ гидравлической оптимизации проточной части пучка параллельных друг другу элементов с переменной по длине конфигурацией и устройство для его осуществления // 2768214

Изобретение относится к области гидродинамики и может быть использовано для гидравлической оптимизации пучков параллельных друг другу элементов с переменной по длине конфигурацией. Способ гидравлической оптимизации параллельных друг другу элементов с переменной по длине конфигурацией включает следующие операции.