SU1336053A1

SU1336053A1 - Device for investigating three-dimensional circulating hydroaerodynamic fields

Info

Publication number: SU1336053A1
Application number: SU864059050A
Authority: SU
Inventors: Владимир Киприянович Ошкуков; Альтав Хузнимарзанович Каримов
Original assignee: Даугавпилсское высшее военное авиационное инженерное училище им.Яна Фабрициуса
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1987-09-07

Abstract

Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при решений задач аэрогидродинамики, в частности при исследовании пространственного поступательно-циркул ционного обтекани тел. Цель изобретени - повышение . точности и быстродействи . Цель дос- тигаетс введением в устройство группы задатчиков напр жени питани , измерительного блока, согласующего усилител , задатчика фазы, усилител и цепочки из последовательно сое диненных согласующего усилител , задатчика фазы и магнитного усилител . Применение данного устройства позвол ет повысить точность моделировани за счет задани точных значений управл ющих сигналов с задатчиков напр жени на магнитные усилители. Это обеспечивает точное соблюдение граничного услови Чаплыгина-Жуковского на модели вихревой пелены. За счет одноразового определени и задани токов провддника.х моделировани вихревой пелень повышаетс быстродействие устройства. 1 ил. (Л со со ел соThe invention relates to analog computing and can be used in solving problems of aerohydrodynamics, in particular in the study of the spatial translational circulation of bodies. The purpose of the invention is to enhance. accuracy and speed. The goal is achieved by introducing into the device a group of power supply voltage adjusters, a measuring unit, a matching amplifier, a phase setting device, an amplifier, and chains of a serially connected matching amplifier, phase setting device and a magnetic amplifier. The use of this device allows one to increase the simulation accuracy by setting exact values of control signals from voltage guides to magnetic amplifiers. This ensures the exact observance of the Chaplygin-Zhukovsky boundary condition on the vortex sheet model. Due to the one-time determination and setting of the conductive currents. X simulation of the vortex sheet, the speed of the device is increased. 1 il. (L co Stocked

Description

Изобретение относитс к аналоговой ычислительной технике и может быть спользовано при решении задач аэрогидродинамики , в частности при исследовании пространственного поступательно-циркул ционного обтекани тел.The invention relates to analog computing techniques and can be used in solving problems of aero-hydrodynamics, in particular in the study of spatial translational-circulation flow around bodies.

Цель изобретени - повышение точности и быстродействи .The purpose of the invention is to increase accuracy and speed.

На чертеже изображена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит генератор 1 напр жени , блок задани магнитного пол , вьшолненный в виде полого соленоида 2, проводники 3 моделировани вихревой пелены, установленные на выход щих кромках модели 4 из электропроводного материала, размещенной во внутренней области полого соленоида, контролирующие датчики 5, установленные на выход щихкромках 6 модели 4, блок 7 коммутации, измерительные датчики 8, задатчики 9 напр жени питани , измерительный блок 10, магнитные усилители П, согласующие усилители 12, задатчики 13 фазы, согласующий усилитель 14, задатчик 15 фазы, усилитель 16, блок 17 регистрации . Измерительный блок 10 включает резонансный усилитель 18 и фазовый детектор 19, блок регистрации 17 включает цифропечатающее устройство 20, цифровой .вольтметр 21 . Блок коммутации 7 содержит первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 и п тый 26 ключи и две группы двухпозиционных переключателей, перва группа которых имеет первый 27, второй 28 и третий 29 двухпози- ционные переключатели, а втора группа - четвертый 30, п тый 31 и шестой 32 двухпозиционные переключатели , причем входы первого 22, второго 23 и третьего 24 ключей соединены с первой группой входов блока коммутации 7, а входы четвертого 25 и п того 26 ключей - с его второй группой входов, выходы всех ключей 22-26 объединены и соединены с выходом блока 7. Замыкающие контакты всех двухпозиционных переключателей 26- 32 объединены в общу шину, замыкающие контакты первого 27 и четвертого 30, второго 28 и п того 31 , третьего 29 и шестого 32 двухпозиционных переключателей соединены попарно и через них св заны группа выходов сThe device contains a voltage generator 1, a magnetic field setting unit, implemented in the form of a hollow solenoid 2, vortex sheet simulation conductors 3 installed on the outgoing edges of the model 4 from an electrically conductive material placed in the interior of the hollow solenoid, monitoring sensors 5 installed at the output of the common edges of 6 models 4, switching unit 7, measuring sensors 8, power supply setting devices 9, measuring unit 10, P magnetic amplifiers, matching amplifiers 12, phase setting devices 13, matching amplifier 14, unit 15 phase, the amplifier 16, block 17 registration. The measuring unit 10 includes a resonant amplifier 18 and a phase detector 19, the recording unit 17 includes a digital printing device 20, a digital voltmeter 21. The switching unit 7 contains the first 22, second 23, third 24, fourth 25 and fifth 26 keys and two groups of two-position switches, the first group of which has the first 27, second 28 and third 29 two-position switches, and the second group the fourth 30, the fifth 31 and sixth 32 two-position switches, with the inputs of the first 22, second 23 and third 24 keys connected to the first group of inputs of the switching unit 7, and the inputs of the fourth 25 and fifth 26 keys to its second group of inputs, the outputs of all the keys 22- 26 are combined and connected to the output of block 7. I close The common contacts of all two-position switches 26-32 are combined into a common bus, the closing contacts of the first 27 and fourth 30, second 28 and fifth 31, third 29 and sixth 32 two-position switches are connected in pairs and through them are connected a group of outputs with

третьей группой входов данного блока 7 коммутации. Генератор 1 напр жени служит дл формировани переменного напр жени ультразвуковой частоты . Магнитные усилители 11 представл ют собой амплитудно-фазоинверс- ные регул торы, в которых при изменении пол рности управл ющего сигналаthe third group of inputs of this switching unit 7. The voltage generator 1 serves to form the alternating voltage of the ultrasonic frequency. Magnetic amplifiers 11 are amplitude-phase-inverse regulators, in which, when the control signal polarity changes

Uy, подаваемого на их управл ющие входы, фаза тока нагрузки на выходе мен етс на 180, а увеличение по абсолютной величине управл ющего сигнала Uy приводит к увеличениюUy supplied to their control inputs, the phase of the load current at the output changes by 180, and an increase in the absolute value of the control signal Uy leads to an increase in

5 амплитуды сигнала на выходе. В устройстве применен ( двухтактный) магнитный усилитель трансформаторной схемы. Такой усилитель имеет хорошее согласование по входу (за счет5 amplitudes of the output signal. The device used (push-pull) magnetic amplifier transformer circuit. This amplifier has good input matching (due to

0 трансформаторной входной обмотки ) . Нагрузкой двухтактных магнитных усилителей 11 на выходе вл ютс низ- коомные проводники 3 моделировани вихревой пелены, прикрепленные к вы5 ход щим кромкам 6 модели 4, а транс-- форматорный выход хорошо согласуетс с низкоомной нагрузкой, при этом в случа х некоторого искажени сигнала на выходе последовательно ста0 витс дополнительное низкоомное сопротивление (на чертеже не показано). До.тех пор, пока на входы магнитных усилителей 11 не подано управл ющее напр жение Uy, ток в проводниках 30 transformer input winding). The load of push-pull magnetic amplifiers 11 at the output are low-resistance conductors 3 of the vortex sheet simulation attached to the leading edges 6 of model 4, and the transformer output is in good agreement with the low impedance load, while in the case of some distortion of the output signal additional low-impedance resistance is successively installed (not shown in the drawing). Do.tep until the control voltage Uy is applied to the inputs of the magnetic amplifiers 11, the current in the conductors 3

g моделировани вихревой пелены неg vortex blanketing not

протекает. Согласующие усилители 12,proceeds. Matching amplifiers 12,

14предназначены дл разв зки сигнала с генератора 1. Задатчики 13 и14 are designed to isolate the signal from generator 1. Setters 13 and

15фазы.предназначены дл подстройки 0 на синфазность сигналов в обмотке блока15 phase. Designed to adjust the 0 on the phase signals in the winding block

2 и в проводниках 3 моделировани вихревой пелены с опорным сигналом, подаваемым на второй вход блока 10. Проводники 3 моделировани вихревой2 and in the conductors 3 simulations of the vortex sheet with the reference signal supplied to the second input of the block 10. Conductors 3 simulations of the vortex

45 пелены предназначены дл создани циркул ционных потоков вокруг модели и за ней (спутный след|. Проводники 3 вл ютс аналогами присоединенных и свободных вихревых жгутов,The 45 shafts are designed to create circulation flows around the model and behind it (wake track |. The conductors 3 are analogs of the attached and free vortex bundles,

0 возникающих при обтекании модели0 arising from the flow around the model

в зкой несжимаемой жидкостью С газом). Резонансный усилитель, 18 предназначен дл селективного (с целью повышени помехозащищенности усилени incompressible liquid With gas). The resonant amplifier, 18, is designed to selectively (in order to increase the noise immunity of the amplification

55 сигналов с контрольных и измерительных датчиков. Фазовый детектор 19 предназначен дл преобразовани переменного сигнала,, поступающего на его вход, в аналоговый сигнал в виде55 signals from the control and measurement sensors. The phase detector 19 is designed to convert a variable signal, entering at its input, into an analog signal in the form

- -

напр жени , пол рность которого будет зависеть от соотношени фаз сигналов, поступающих на его входы, а амплитуда - от величины сигнала, поступающего с резонансного усилител 18. В качестве фазового детектора может быть использован аналоговый перемножитель, выходное напр жение которого пропорционально произвдению входных напр жений U, и Ujf и масштабному коэффициенту К,. Цифровой вольтметр 21 предназначен дл визуального наблюдени за величиной сигналов и дл преобразовани аналогового напр жени , поступающего на его вход, в цифровой код дл его последующей подачи на цифропечатаю- щее устройство 20. Выход измерительного блока 10 служит дл обеспечени возможности подключени ЭВМ дл обработки результатов измерений. За- датчики 9 напр жени служат дл подачи управл ющих напр жений на вторые входы магнитных усилителей. В качестве данных блоков 9 могут быть использованы промьшленные блоки питани .voltage, the polarity of which will depend on the ratio of the phases of the signals supplied to its inputs, and the amplitude - the magnitude of the signal coming from the resonant amplifier 18. As the phase detector can be used an analog multiplier, the output voltage of which is proportional to the production of input voltages U, and Ujf and the scale factor K ,. The digital voltmeter 21 is designed to visually monitor the magnitude of the signals and convert the analog voltage supplied to its input into a digital code for subsequent delivery to a digital printing device 20. The output of the measuring unit 10 serves to enable the connection of a computer to process measurement results . Voltage sensors 9 serve for supplying control voltages to the second inputs of magnetic amplifiers. Industrial power supplies can be used as these blocks 9.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

От генератора 1 напр жени ультразвуковой частоты питани подают на обмотку блока 2 через последовательно соединенные согласующий усилитель 14, задатчик фаз 15 и усилитель 16, через согласующие усилители 12, задатчики фаз 13 на первые входы магнитных усилителей II, а также на второй вход измерительного блока 10. Магнитный поток, созданный током в обмотке блока 2, набегает под определнным углом на модель 4, при этом на контролирующих датчиках 5, установленных на выходных кромках 6 модели 4, наводитс ЭДС, величина которой соответствует интенсивности перетекани магнитного потока в контрольных точках. Измер ют и- регистрируют величину ЭДС в контрольных точкак выходных кромок модели 4. При этом величины ЭДС соответствуют интенсивности перетекани магнитного потока относительно выходных острых кромок 6 модели 4 (т.е. регистрируют исходную величину ЭДС дл данного угла атаки и данной модели, соответствующую рассогласованию по условию Чаплыгина-Жуковского U ,1 ,.. . ,U) . Данные действи производ т при по36053 From the generator 1, the voltage of the ultrasonic power supply is fed to the winding of the unit 2 through a serially connected matching amplifier 14, phase setter 15 and amplifier 16, through matching amplifiers 12, phase setters 13 to the first inputs of magnetic amplifiers II, as well as to the second input of the measuring unit 10 The magnetic flux created by the current in the winding of the block 2 runs at a certain angle on the model 4, while an electromotive force (EMF) is induced on the monitoring sensors 5 installed on the output edges 6 of the model 4 tee flow of magnetic flux in the control points. Measure and measure the emf value at the control points of the output edges of the model 4. The values of the emf correspond to the intensity of the magnetic flux over the output sharp edges 6 of model 4 (i.e., the initial value of the emf for a given angle of attack and the model corresponding to the mismatch according to the Chaplygin-Zhukovsky condition, U, 1, ..., U). These actions are performed at.

мощи контролирующих датчиков 5, блока 7 коммутации и измерительного блока , 10, Дл этого производ т последовательное подключение первой группы входов блока 7 к его выходу при помощи ключей 22-24. Затем отключают поток в блоке 2. Далее поочередно подают электрический единичный 10 сигнал (например, + 1 BJ от задатчи- ка 9 напр жени через магнитные усилители 11 на проводники 3 моделирова- ни вихревой пелены. Данные действи the powers of the monitoring sensors 5, the switching unit 7 and the measuring unit, 10. To do this, the first group of inputs of the unit 7 is serially connected to its output using keys 22-24. Then the flow is disconnected in block 2. Next, alternately, an electric unit 10 signal is supplied (for example, + 1 BJ from voltage regulator 9 through magnetic amplifiers 11 to the conductors 3 of the vortex sheet simulation. Action data

производ т при помощи переключате- 15 лей блока 7. Дл этого подают единичный аналоговый сигнал с одного из блоков 9 (например, с блока 9, св занного с переключателем 28) в следующей последовательности. Замыкают 20 двухпозиционный переключатель 28 дл подачи единичного управл ющего сигнала с блока 9 на общую шину. Затем последовательно включают и выключают переключатели 30-32. При этом единич- 25 ный сигнал сначала через замкнутые контакты двухпозиционных переключателей 28 и 30 поступает на управл ющий вход первого магнитного усилител . В этом положении производ т ре- 30 гистрацию показаний ЭДС всех контролирующих датчиков 5 при помощи последовательного подключени клю- чей 22-24. Двухпозиционный переклю чатель 30 выключают, а 31 включают и 35 данный единичный сигнал подают на управл ющий вход второго магнитного усилител . Вновь производ т регистрацию всех контролирующих датчиков при помощи последовательного подклю 40 чени ключей 22-24. Таким же образом при помощи переключател 32 подают единичный сигнал на управл ющий вход последнего магнитного усилител 1 1 и производ т регистрацию пока- 45 заний ЭДС всех контролируемых датчиков 5. Затем возвращают двухпозиционный переключатель 28 в исходное положение. Таким образом, все переключатели и ключи оказываютс в исход- 5Q ном положении и завершена регистраци всех исходных данных дл систем уравнений. Уравнени , решение которых обеспечивает- точную настройку всей системы, составл ют из следую- 55 щего-услови . При запитанных проводниках 3 моделировани вихревой пелены , на всех датчиках 5 будет наво-, дитс ЭДС, котора на каждом из датчиков 5 представл ет сумму ЭДС отproduced using switches of block 7. To do this, a single analog signal is supplied from one of blocks 9 (for example, from block 9 connected to switch 28) in the following sequence. Close the 20-way switch 28 for supplying a single control signal from block 9 to a common bus. Then sequentially turn on and off the switches 30-32. In this case, the single signal is first supplied through the closed contacts of the two-position switches 28 and 30 to the control input of the first magnetic amplifier. In this position, the EMF readings of the EMF of all monitoring sensors 5 are recorded by means of a series connection of keys 22-24. The on / off switch 30 is turned off, and 31 turn on and 35 this single signal is fed to the control input of the second magnetic amplifier. All monitoring sensors are again registered using the sequential connection of 40 keys 22-24. In the same way, using a switch 32, a single signal is fed to the control input of the last magnetic amplifier 1 1 and the EMF readings of all monitored sensors 5 are recorded. Then, the two-position switch 28 is returned to its original position. Thus, all switches and keys are in the initial position and all the input data for the system of equations is completed. Equations, the solution of which ensures the precise adjustment of the entire system, are composed of the following 55 conditions. When powered conductors 3 simulations of the vortex shroud, all sensors 5 will have an emf, which on each of the sensors 5 represents the sum of the emf from

каждой пары проводников. Дл вьшол- нени граничных условий, при запи- танных проводниках 3 моделировани вихревой пелены и при наличии потока в блоке 2, суммарна ЭДС на каждом из из датчиков 5 должна быть равна нуUzeach pair of conductors. In order to fulfill the boundary conditions, when the conductors are fixed 3 simulations of a vortex sheet and if there is a flow in block 2, the total emf on each of the sensors 5 must be equal to Uz

0; 0;

0;. 0;

Щ/ ,иSch /, and

UU

.V.V

Uj о,Uj oh

наводима полем блока 2 на соответствующих датчиках 5; ЭДС, наводима полем проводников 3, причем первый индекс при и - пор дковый номер проводников 3, от которых наводитс ЭДС.induced by the field of block 2 on the respective sensors 5; The emf induced by the field of conductors 3, the first index at and is the sequence number of the conductors 3 from which emf is induced.

Из электродинамики известно, что ЭДС индукционного датчика пр мо пропорциональна магнитному потоку, в который он помещен, а также и электрическому току, вызьшающему этот . поток. Поэтому, если вз ть два ( или более) индукционных датчика, расположенных в различных местах относительно проводника с током, индуцируюИспользу данные, полученные путе указанных действий, систему уравнений решают определ величины ЭДС (11 ) необходимые дл установки на выходах задатчиков напр жени 9. Определенные точным решением системы уравнений величины управл ющих сигналов, подают на управ- л ющие входы магнитных усилителей 11 при помощи задатчиков 9 напр жеIt is known from electrodynamics that the emf of an inductive sensor is directly proportional to the magnetic flux in which it is placed, as well as to the electric current driving this one. flow. Therefore, if we take two (or more) induction sensors located in different places relative to the conductor with current, using the data obtained by the indicated actions, the system of equations is solved by determining the EMF values (11) necessary for setting the voltage setting devices 9 on the outputs. the exact solution of the system of equations, the magnitude of the control signals, is fed to the control inputs of the magnetic amplifiers 11 using the setting devices 9

щего магнитный поток, то соотношение ЭДС этих датчиков при различных значени х тока в проводнике будет посто нным . В данном устройстве магнитные усилители I1 работают в линейном участке характеристики, поэтому соотношение ЭДС датчиков не зависит от величины управл ющего сигнала магнитного усилител , т.е.magnetic flux, the ratio of the emf of these sensors at different values of current in the conductor will be constant. In this device, the magnetic amplifiers I1 operate in the linear section of the characteristic, therefore the ratio of the EMF of the sensors does not depend on the magnitude of the control signal of the magnetic amplifier, i.e.

и;,. у ,,,and;,. y ,,,

и.and.

иand

11eleven

где и - ЭДС, наведенна полем проводников 3 моделировани вихревой пе30where and is the EMF induced by the field of conductors 3 simulations of the vortex ne30

лены при единичных управл ющих сигналах , поступающих на магнитные усилители . II. Таким образом, система уравнений, определ юща величины напр жений , необходимых дл их выстав- 25 лени на задатчиках 9 напр жени , имеет видwith single control signals to magnetic amplifiers. Ii. Thus, the system of equations that determines the magnitudes of the voltages required to exhibit them at the voltage setting device 9 is

ни и переключателей 27-32 блока 7 коммутации. При этом токи проводников 3 моделировани вихревой пелены создают магнитные потоки, навод щие ЭДС на контролирующих датчиках 5, равную соответственноnor switches 27-32 switching unit 7. At the same time, the currents of the conductors 3 simulations of the vortex sheets create magnetic fluxes, which induce the emf on the monitoring sensors 5, equal respectively

-и, , -Uj..... -Uj.-and, -Uj ..... -Uj.

Далее включают питание блока 2 (включением усилител 16J, при этом ЭДС,Next turn on the power to the unit 2 (the inclusion of the amplifier 16J, while the EMF,

наводима на контролирующих датчиках 5 от пол блока равна.induced on the monitoring sensors 5 from the floor of the block is equal.

и/, и,and /, and,

и.and.

следовательно, суммарна (от пол блока 2 и пол проводников 3) ЭДС на контролир5пощих датчиках 5 равна нулю, что соответствует выполнению граничных условий Жуковского-Чаплыг на во всех контрольных точках. В этом положении производ т сн ти аэродинамических характеристик с модели 4 путем измерени сигналов при помощи измерительных датчиков 8, установленных в точках, определ емых потавленной задачей. Дл этого сигналы с датчиков 8 подают на первый вход измерительного блока 10 через вторую группу входов блока 7 коммутации . Дл этого включают ключи 25 26 блока 7. Регистрацию результатов измерений осуществл ют визуально по показани м цифрового вольтметра 21 и отпечаткой величин сигналов цифропечатающим устройством 20.therefore, the total (from the floor of the block 2 and the floor of the conductors 3) on the controllers 5 of the sensors 5 is zero, which corresponds to the fulfillment of the boundary conditions of Zhukovsky-Chaplyg on all control points. In this position, aerodynamic characteristics are removed from model 4 by measuring the signals with the help of measuring sensors 8 installed at the points determined by the lost task. For this, signals from sensors 8 are fed to the first input of the measuring unit 10 through the second group of inputs of the switching unit 7. To do this, the keys 25 26 of the block 7 are included. The measurement results are recorded visually according to the indications of the digital voltmeter 21 and the imprinted values of the signals by the digital printing device 20.

Применение устройства позвол ет повысить точность моделировани за счет определени токов в проводниках моделировани вихревой пелены точным решением, а также позвол ет повысить быстродействие за счет однозначной установки величин управл ющих напр жений на магнитные усилители .The use of the device makes it possible to increase the modeling accuracy by determining the currents in the modeling conductors of the vortex sheet by an exact solution, and also allows to increase the speed by unambiguously setting the values of the control voltages on magnetic amplifiers.

Claims

Invention Formula

A device for studying three dimensional circulating hydroaerodynamic fields containing an ultrasonic frequency voltage generator, codes of monitoring sensors mounted on the outgoing edges of the model of electrically conductive material.

15

20

- 10 r

3360538

a magnetic field setting unit in the form of a hollow solenoid, in the inner region of which a model of electrically conductive material and measuring sensors are placed, the outputs of measuring sensors are connected respectively to the inputs of the first and second groups of the switching unit, the recording unit, the vortex sheet modeling conductors installed on the outgoing edges Models of electrically conductive material, characterized in that, in order to improve the accuracy and speed, a group of power voltage adjusters, measuring lock, matching amplifier, phase setting device, amplifier and chains of series-connected matching amplifier, phase setting device and magnetic amplifier; the output of the ultrasonic frequency voltage generator is connected to the input of the reference voltage of the measuring unit, with the input of the matching amplifier of chain amplifiers, the output of the matching amplifier is connected via the phase setter to the input of the amplifier, the code of which is connected to the winding of the full solenoid of the magnetic field setting unit, the outputs of the magnetic the amplifier of each chain is connected to the conductors of the vortex sheet modeling, the outputs of the power supply voltage setting devices of the group are connected to the third group of inputs of the switching unit, the group of outputs of which are connected to the control inputs of the magnet30

35

amplifiers of the corresponding chains, the output of the switching unit is connected to the input of the measuring unit, the output of which is connected to the input of the registration unit.