Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя

 

.тк -!

1

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОБУСНОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ

Сок>е Совет<:км

Социалистическими

Республик (»)534801 (т".1) Дополнительное к авт. свид-ну (22) Заявлено28.01.75 (21) 2100976/10 (51) М. Кл.з

Н 01 Q 9/22 с присоединением заявки Ле

Гасударственный номитет

Совета Министров CCDP оо делая изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.75Бюллетень Ме 41 (45) Дата опубликования описания 28.02.77 (53) УДК

621.35 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Ф. Баэлов, Ю, К. EaljoKHMoa, И. К, Насыров и P. Ш. Нигматуллин

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. академика A. Н, Туполева (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМ ЕТРОВ ГИДРОДИ НАМ ИЧ ЕСКОГО

ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

Изобретение относится к области гидродинамических измерений и может быть ис ттользовано для измерения параметров гидродинамического пограничного слоя потока электропроводящей жидкости, например локального значения нормального градиента тангенциальной скорости, средней пристенной скорости, Известен электрохимический способ иэмерения параметров пограничного слоя $15, включающий два, расположенных по потоку, Ьсновных электрода и вспомогательный электрод» При помощи электрода, расположенного выше по потоку, генерируют (инжектиру- т5

IoT) переменные или импульсные концентрационные сигналы путем пропускания переменного или импульсного электрического тока в цепи генерирующего и вспомогательногоэлектродов. Введенные таким образом концент- 20 рационные сигналы сносятся потоком до втарого электрода и воспринимаются им в ви-:. де, соответствующего концентрационным сит налам, изменений выходного тока, О величине измеряемого параметра гидродинами- 25

1ческого пограничного слоя судят по перв тзаточному коэффициенту между генерирук щим электродом и вторым электродом или по времени, прошедшему от момента подаЧи импульсов тока на генерирующий элект род до момента появления импульсного сиг, тала в цепи расположенного ниже по потоку основного электрода, Однако точность иэм ренин по этому способу зависит от характера течения жидкости, При турбулентном характере движения точность измерения

/ уменьшается вследствие того, что случай.ные флуктуации скорости давления, темпере туры разрушают или искажают форму кон центрационных сигналов в процессе перене» са их от одного электрода к другому и эа трудняют как определение искомого переда точного коэффициента, так и момента появ ленни импульсного сигнала у цепи нижнего по потоку электрода. Неизбежные физико»химическпе измерения состояния поверхнос, ти электродов и состава жидкости среды изменяют коэффициенты передачи электродов и ухудшают повторимость результатов изме pennA.

534801,НЕЕ Ста PB B ПОВЕРХНОСТЬ ОСНОВНОГО 9ЛЕКТРОве

:,па, вводят s турбулентный или ламинарньу, йограничный слой концентрационные сигналь1 путем пропускания электрического тока от источника 10 в цепи инжектирующего 9 и рспомогательного 3 электродов,.ВВеденные концентра ци Онные сигналы сн Ося т ся вниз ното

1 ком последовательно на электроды 1 и 2 и В1н принимаются ими для дальнейших корреляциойу ных вычислений в устройстве 8. По положе1

4ию максимума взаимной корреляционной 1ункции входных сигналов, зависящего от

Ьременй прохождения концентрационных ситл

>1алов между электродами 1 и 2, оценивают измеряемый параметр.

8 средах с малой концентрацией электро активного вещества чувствительность воспрйятия сигналов электродами 1 и 2 уменьшаеттся. Концентрацию электроактивной формы

2О loEIIH0 увеличить, генерируя ее с помощью электрода 9, пропуская через него и через

Вспомогательный электрод 3 постоянный электрический ток от источника 10. В турбулентном поле потока в соответствии с б флуктуациями скорости образуются локаль нь1е неоднородности в генерированной электр0»

1 активной форме, которые, по мере сноса по потоку, воспринимаются последовательно îñ:новными электродами 1 и 2, а их выходные

® сигналы усиления подаются на корреляцион E! iB экстремальное устройство 8, Мель изобретения - повьпиеяие то1ност11 ( и стабильности измерения параметров тидро1

1 динамического пограничного слоя, Зто дост11, . е ается тем, что преобразуют с помощь10 04. овных электродов флуктуации градиента онцентрации ионов электроактивного biBIIIB ства в двух последовательных точках турбу евтвого потопе в соответствтюиее фптвтте и электрических токов электродов, .зме, яют взаимную корреляционную функцию чту@.

1туаций токов электродов и по Величине вре енной задержки максимума взаимной коррь ! пяционной функции определяют величину из меряемого параметра. В поток„.выше основ- ных электродов, вводят им1гульсь1 и;.-".1"=нг а; ции второй формы ионов.

Кроме того, для увеличения чувств11тел1.— 1 ности основных электродов в турбулентном потоке с малой концеитрацией электрг,;кт1 в-"

НОЙ фОрМЫ В ПОТОК> ВЬЮ OCHOBE i-.Ь . &t t &it.r P&=!

HOBð ВВОДЯ Г HBIIPBPbIBHO BO ВРЕМЕНИ ДОПОЛНИ»

ТЕЛЬНУЮ КОНЦЕтРаЦИ10 ЭЛЕКТРОИКТИВ1101пО ВЕщества.

На фиг, 1 изображена структурная схема, пОясияюшая IrpBjMGROEiный способ изм:pBHHя йараметров турбулентного пограни-Iiioi 0 слоя на фиг. - - структурная схема, поясняющая спОсОб измерения с ипжектирующим i BHBpH» рующим электродом, Злектрохимический способ и зл:ерен11:-: !OI .Pючает два платиновых ос11оа11ых эл-. .::;, и 2, ВспОмогательный плати11овь Й H i:H !;;-,,т-. левый электрод 3, ycTBHoanBHHblB В илоскос»

t ти стенки 4, иа которой сформирован исследуемый гидродинамический погра;1и-нный слой, > источник 5 напряжения питания OOIIOBIIbiõ электродов, усилители 6 и 7, корреляци01,"ное экстремальное устройство 8т содержащее блок регуш1руемого запаздывания., блок умно жЕННЯ, НИЗКОЧаетОтНЫй ФИЛЬТР И Э1гстРЕЛ1аЛЬ 4О ный регулятор, иижектирующий или I;IIIIBiiB;ВЫЙ ЭЛЕКТРОД 9 И ИСТотПИIК 1 О ИЛИб ЛЬСНОГО или постоянного электрического тока.

С помощью расположенных по потоку (см д фиг. 1} основных электродов 1. и 2, предCTABРБ1ЮЩИХ ТОРЦЫ ПЛатииовык EIPOBGtiOÅI Див ° ал етрол1 0,05-0,3 мл1, восприиил1ают флукое туации градиента концентрации и усиливают выходные токи электродов 1 и 2 усилителя- 11п ми 6 и 7. С выхода усилителей сигналы поДвтЮТ Иа ВХОДЫ $ CTPOÉÑTÂИ 8 KOTOPOB ВЫЧ IO» ляет взаимную корроляцио11пую gyHEIIIIEO сиг

Нвг1Л В И ОИРОДЕЛЯ 0 т ПОЛОЖЕНИЕ BB Л1а 1т СИ1 1УМа и по нему судят об измеряемом параметре, 55 . IIQHPH." I P 0 31Мт10НИИ ИОРМДЛЬНОГО ГРЛДИЕПта тангонц ал1.иой скорости потока„

С пом зи1ы1 инжектирующего платинового

И1И И11КЛ:Ii ВОГО ЭЛЕКТРОДа О (СМ. ФИГо ) ) С

Н.10111лд1:1. по11ерх11ости, превышающей но ме ф9

Турбулентное движение характеризуются как движение отдельных обьел1ов жидкости различной формы и размеров, которые, перА меи1аясь с потоком в течеш1е некоторого врел1ени (зависящего OT скорости и условйй течения), сохраняют свою структуру, Указл1.ные неоднородности потока являются естест венн1.1м эквивалентом искусственно создава- ел,.ых ко1щентрацио1шых сигналов с помощью инжектирующего электрода и заменяют нх.

В турбулентных средах можно обходиться без инжектирующего электрода, что упро

1щает измерительную часть. Основные электроды располагают друг от друга на расстоянии, на которол структура неоднородностей не успевает значительно исказиться, При этом сигнал, снятый с выхода первого элек.Трода, с определенной идентичностью повто ряется на выходе второго электрода, рас положенного ниже по потоку, с некоторым временным запаздыванием. Это временное запаздывание сигналов соответствует вромепи прохождения неоднородностями патока!

pacr ToHHIlH л1ежду зцектродами и положению

1максимума Взаимной корреляционной функ» ции на временной оси, Положение максиму, ма корреляционн011 фуHI!MIIH позволяет су534803 дить о значении измеряемых параметров, например средней пристенной скорости по,тока и нормальном градиенте тангенииаж ,ной скорости, Использование корреляционного устройся ,ва j2) позволяет оперировать случайными

1 сигналами ° IMKoBbIMN являются флуктуации ,:градиента концентрации на электроде в тур.булентном потоке, а также искаженные по:током импульсные или непрерывные концен- щ

:,трационные сигналы инжектирующего элект рода. Определение положения максимума

:взаимной корреляционной функции, характеризующего измеряемый параметр, осущест вляется в существующих корреляционных 31

,экстремальных устройствах с высокой точностью, поскольку эти устройства с точки зрения техники измерения являются измерителями компенсационного типа. Методичес кая погрешность измерения подобных усх 20 ройств составляет доли процента, что в конечном счете обуславливает точное измерение параметров пограничного слоя. Другим фактором, способствующим точности измерения, является резко выраженный макси- И мум взаимной корреляционной функции, что

Облегчает Определение его положения.

Физико-химические измерения состояния поверхности электродов и состава среды, равносильно дополнительному случайному фак- о тору, накладьгвающемуся на воспринимаемые сигналы, нривопят к Вертикальному дрейфу максил ума корреляциоггной функции, Однако, положение максимума на временной оси, по которому судяг Об измеряемом паралгетре, не изменяется. Вследствие этого сохраняет ся стабильность нзмеренця этнл1 способом, Возможность измерения при ламцнарпом течении, в котором Отсутствуют структурные неоднородности и дополнительное повышение

40 точности, достигается при использовании концентрацнОнпых импульсов ВВОдимых EIII жектирующим электродом..В заимная корроляционная функция импульсов концентрации, воспринил1аелгых основными электродами;, имеет треугольную форму, поэтому положеНие максимума вершины треугольника Определяется с большей точностью, Способ повышает точность и стабильность проводимых изл1ерений, следовательно, способствует получении достоверной информ. пни, повышакчцей эффективность научных экспериттентов, Кроме того, повышение стаоильнооти и точности измерений уменьшает затраты средств и рабочего времени на профилактику измерительной системы, Формула изобретения

1, Электрохимический способ измерения параметров гидродинамического пограничного слоя, например значения нормального;градиента тангенциальной скорости потока, ог» нованный на использовании составляющей электрохимической окислительно-восстановительной системы и определении времени ffpo хождения структурными неоднородностями потока расстояния между двумя основными

:,электродами, введенными в пограничный слой, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повьпцения точности и стабильности измерс ния, преобразуют флуктуации градиента концентрации ионов электроактивного вещества в двух последовательных точках турбулснт ного потока с помощью основных электродов в соответствующие флуктуации электрических токов электродов, измеряют взацмнук. корр ляционнуго функцию флуктуаций токов элект o дов и по величине временной задержки люксимума взаимной корреляцноппой функции Определяют величину измеряемого ггараметра.

2, Электрохилгический способ и мерения поп.1, отличающийся тем, что в поток, вьпце основных электродОВ, вводят импульсы концентрации второй формь ионов с

3, Электрохимическнй способ измерения поп.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствите.fI ности основных электродов в турбулентном потоке с малой концентрацией электроактнвной фор

МЫ, В ПОГОК, ВЫШЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, ВВОдят непрерывно вэ Врел|енн донолнцтельну1о ,концонтрацию элекгроактивного Вещества.

Источники информации, принятые во внлмание при экспертизе:

1, Лвторское свидетельство .л> 350707, Н 01 Cj 9/22, 09.07,70, Еэелоглазов И, f1 ° и др. "КОрре;нпн! (1ные экстрелгальные системы, М., "С-::веге»

«ое радио, 1974, стр. 5,9-11.

5 548(>3.

Жur

Составитель И,, Орлова

Редактор О, Филиппова Техред А. Богдан Корректор А. Лакица

Заказ 5517/254 Тираж 963 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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