SU149926A1

SU149926A1 - Method for studying the structure of turbulent, transient and laminar flows

Info

Publication number: SU149926A1
Application number: SU751866A
Authority: SU
Inventors: В.В. Струминский; В.М. Филиппов
Original assignee: В.В. Струминский; В.М. Филиппов
Priority date: 1961-11-16
Filing date: 1961-11-16
Publication date: 1961-11-30

Description

Существующие способы исследовани структуры потока жидкости и газа имеют существенные недостатки. Так, при измерени х зарождени и развити турбулентных неоднородностей потока с помощью термоанемометра возникает необходимость введени в поток насадка, который может в некоторой степени вли ть на характер течени ; аппаратура термоанемометра громоздка и сложна в эксплуатации; термонить насадка имеет незначительную механическую прочность.Existing methods for studying the structure of a liquid and gas flow have significant drawbacks. Thus, when measuring the nucleation and development of turbulent flow inhomogeneities with a hot-wire anemometer, it becomes necessary to introduce a nozzle into the flow, which can affect the flow pattern to some extent; the equipment of the thermoanemometer is cumbersome and difficult to operate; thermonite nozzle has little mechanical strength.

Предлагаемый способ позвол ет производить анализ структуры и формы потока без внесени инородных возмущений в движущийс поток с помощью сравнительно несложного оборудовани . Этот способ исследовани структуры турбулентных, переходных и ламинарных течений основан на влении рассе ни светового потока. Дл его осуществлени световой поток пропускают через исследуемый участок среды, получаемый при этом рассе нный свет регистрируют фотоумножителем (фотосопротивлением).The proposed method allows the analysis of the structure and shape of the flow without introducing foreign disturbances into the moving flow using relatively simple equipment. This method of studying the structure of turbulent, transient and laminar flows is based on the appearance of scattered light flux. For its implementation, the light flux is passed through the investigated area of the medium, the resulting scattered light is recorded by a photomultiplier (photoresistance).

Выходной сигнал фотоумножител может быть зарегистрирован на осциллографе или подан на спектроанализатор. Кроме того, дл определени среднеквадратичной величины пульсационного компонента предварительно усиленный выходной сигнал фотоумножител может быть измерен с помощью термопреобразовател .The output signal of the photomultiplier can be registered on an oscilloscope or applied to a spectrum analyzer. In addition, to determine the rms value of the pulsating component, the preamplified output of the photomultiplier can be measured using a thermal converter.

На чертеже схематически изображено устройство, примен емое дл осуществлени указанного способа исследовани структуры течений.The figure shows schematically the device used to carry out this method for studying the structure of currents.

Устройство состоит из осветител с объективом и диафрагмой 1, оптико-механической системы дл отбора рассе нного света из исследуемого участка с фотоумножителем 2, усилител 3, блока измерени выходного сигнала фотоумножител 4 (осциллограф, спектроанализатор , термопреобразователь).The device consists of an illuminator with a lens and diaphragm 1, an optomechanical system for sampling scattered light from the study area with a photomultiplier 2, an amplifier 3, and a unit for measuring the output signal of a photomultiplier 4 (oscilloscope, spectrum analyzer, thermal converter).

№ 149926- 2 При исследовании структуры течений световой поток 5 из осветител проиух::1Люр через исследуемый участок среды 6, заключенной в трубу 7. С помощь р оптико-механической системы дл отбора рассе нного света noTdK 5 передают на фотоумножитель. Выходной сигнал с ф тоумиожител усиливают с помощью усилител и в зависимости от характера дальнейших исследований подают на один из элементов 6ft(fK.S измерени выходного сигнала фотоумножител (осциллограф , спектроанализатор или термопреобразователь). При этом по частоте и амплитуде выходного сигнала фотоумножител суд т о структуре исследуемого течени .No. 149926-2 When examining the structure of currents, the luminous flux 5 from the illuminator proiuh :: 1Lur through the investigated section of the medium 6 enclosed in the tube 7. With the help of p optical-mechanical system for the selection of scattered light noTdK 5 is transferred to the photomultiplier. The output signal from the amplifier is amplified using an amplifier and, depending on the nature of further research, is fed to one of the 6ft elements (fK.S measure the output signal of the photomultiplier (oscilloscope, spectrum analyzer or thermocouple). At the same time, the photomultiplier is judged structure of the studied flow.

Если жидкйсть находитс в состо нии поко или очень медленно течет, то никаких колебаний величины рассе нного светового потока практически не наблюдаетс . При приближении скорости течени жидкости к ее критическому значению уже в ламинарном потоке возникают заметные колебани интенсивности рассе нного светового потока. В переходной области течени потока амплитуда этих колебаний значительно усиливаетс . Дальнейшее увеличение скорости течени жидкости приводит к возникновению, нар ду с низкочастотным, более высокочастотных пульсаций, а при полностью развитом турбулентном потоке низкочастотные пульсации исчезают, смен сь высокочастотными пульсаци ми .If the liquid is at rest or flows very slowly, then there is practically no fluctuation in the magnitude of the scattered light flux. As the flow velocity of a fluid approaches its critical value, noticeable fluctuations in the intensity of the scattered light flux occur already in the laminar flow. In the transient flow region, the amplitude of these oscillations is greatly enhanced. A further increase in the flow velocity of a fluid leads to the appearance, along with low-frequency, more high-frequency pulsations, and with a fully developed turbulent flow, low-frequency pulsations disappear, replaced by high-frequency pulsations.

При проведении исследований предложенным способом пульсационный компонент рассе нного светового потока дл ламинарного течени отсутствует. В турбулентном потоке возникающий пульсационный компонент рассе нного света приводит к по влению на выходе фотоумножител сигнала переменной величины. Переменна составл юща выходного сигнала, вызванна пульсационным компонентом рассе нного светового потока, усиливаетс и регистрируетс на блоке измерени .When conducting research using the proposed method, the pulsating component of the scattered light flux for laminar flow is absent. In a turbulent flow, the emerging pulsation component of the scattered light leads to the appearance of a variable signal at the photomultiplier output. The variable component of the output signal, caused by the pulsating component of the scattered light flux, is amplified and recorded on the measuring unit.

Предлагаемый способ позвол ет проводить анализ структуры течени без внесени инородных возмущений в движущийс поток и по имеющемус заключению обладает промышленной полезностью.The proposed method allows the analysis of the flow structure without introducing foreign perturbations into the moving stream and, according to the existing conclusion, has industrial utility.

Пред.мет изобретени Prev Invention

Способ исследовани структуры турбулентных, переходных и ламинарных течений, преимущественно жидкостей, основанный на влении рассе ни светового потока, с использованием в качестве регистрирующей и анализирующей аппаратуры фотоумножител (фотосопротивлени ), шлейфового (катодного) осциллографа или спектроанализатора, отличающийс тем, что, с целью исключени вли ни инородных возмущений, вызванных внесением, например, зонда,в исследуемую среду , световой поток пропускают через исследуемую среду, рассе нный свет регистрируют фотоумножителем, полученный сигнал подают на щлейфовый осциллограф или спектроанализатор и по частоте и амплитуде записанного сигнала суд т о структуре исследуемого течени .A method for studying the structure of turbulent, transient and laminar flows, mainly liquids, based on the phenomenon of scattered light flux, using a photomultiplier (photoresistance), loop (cathode) oscilloscope or spectrum analyzer as recording and analyzing equipment, with the aim of eliminating influences of foreign disturbances caused by the insertion of, for example, a probe into the medium under study, the luminous flux is passed through the medium under study, the scattered light registers the photo the multiplier, the received signal is fed to a skleifovy oscilloscope or spectrum analyzer and the frequency and amplitude of the recorded signal is judged on the structure of the flow under study.

IIII